Вокруг Науки Техники

[Flanger]

Новая цинковая батарея хранит энергию и производит зеленый водород

Немецкий исследовательский консорциум во главе с Fraunhofer IZM разработал технологию цинковых батарей, способных хранить электроэнергию и производить зеленый водород по запросу. Эти батареи дешевле литий-ионных аналогов и состоят из полностью перерабатываемых материалов. Первые испытания обещают 50% эффективности при хранении энергии и 80% при производстве водорода, с расчетным сроком службы в десять лет.

Переход на возобновляемые источники энергии критически важен для достижения климатических целей. Однако полная зависимость от солнечной энергии и ветра представляет собой серьезную проблему — нужно найти эффективные и устойчивые методы хранения этой энергии в пиках ее выработки. Немецкие инженеры разработали прототип цинковой батареи, который может не только накапливать электроэнергию, но и производить зеленый водород по запросу. Для реализации этой цели пул исследовательских институтов объединился с двумя коммерческими партнерами, Zn2H2 и Steel PRO Maschinenbau, для работы над проектом Zn-H2.

Группа решила поэкспериментировать с цинковыми батареями, которые, по сравнению с литий-ионными аналогами, не только дешевле, но и состоят из полностью перерабатываемых и более доступных материалов: стали, цинка и гидроксида калия. Затем исследователи добавили к смеси электролиз щелочной воды, что привело к созданию новой технологии.

«В процессе зарядки аккумулятора происходит окисление воды до кислорода, а оксид цинка восстанавливается до металлического цинка. Во время разряда происходит обратный процесс: металлический цинк вновь превращается в оксид цинка, а вода восстанавливается, выделяя водород. Это уникальное сочетание функций обычной батареи и источника водорода», — объяснил доктор Роберт Хан из Fraunhofer IZM.

Исследователи провели лабораторные испытания отдельных элементов батареи, чтобы оценить их эффективность и стабильность в течение нескольких циклов, и доказали, что система работает. К концу года они планируют протестировать восемь взаимосвязанных ячеек, каждая емкостью около 12В и 50Ач. По словам команды, первые испытания обещают 50% эффективность при хранении энергии и 80% при производстве водорода — с расчетным сроком службы в десять лет.

Видение ученых состоит в том, чтобы реализовать в промышленном масштабе электрически перезаряжаемую систему хранения водорода с двойной функцией: хранить энергию в форме металлического цинка и превращать ее обратно в электроэнергию и водород, когда это необходимо. Они также считают, что низкая стоимость цинковых батарей делает эту технологию привлекательной альтернативой для коммерческого хранения экологически чистой энергии.

Планируется, что проект Zn-H2 завершится в сентябре 2025 года. Раскрытие возможностей зеленого водорода, на который приходится пока лишь около 1% мирового производства водорода, может не только помочь обезуглеродить отрасли с высоким уровнем выбросов (например, химическую и сталелитейную промышленность), но и поставлять электроэнергию для бытовых нужд.

[Flanger]

[Flanger]

Алмазы теперь не только в кольцах, но и в полупроводниках

Ученые из Японского Университета Чиба разработали инновационный метод , позволяющий использовать лазеры для создания алмазных пластин. Технология в будущем может обеспечить питание для полупроводников нового поколения.

Сегодня кремний остается основным материалом для полупроводников, но алмазы обретают все большую привлекательность, потому что углерод в форме алмаза имеет довольно широкую запрещенную зону (Бандгап, bandgap), которая позволяет полупроводникам работать более эффективно при более высоких напряжениях, частотах и температурах, чем при использовании только кремния.

Вследствие этого, алмаз, обладающий более широким зазором, чем карбид кремния (SiC), становится привлекательным материалом для создания сверхэффективных энергетических схем. Однако процесс обработки алмаза вызывает трудности, ведь минерал, хоть и твердый, но очень хрупкий и может трескаться, что существенно затрудняет изготовление алмазных пластин.

Однако группа исследователей обошла эту проблему, применив лазеры для контроля движения трещин в алмазе. Используя лазеры, эксперты смогли повлиять на то, как алмаз раскалывается вдоль выбранной плоскости.

Благодаря технологии учёные смогли создать высококачественные алмазные пластины по низкой стоимости. По словам исследователей, данный процесс необходим для изготовления полупроводников, и научная работа приближает нас к реализации алмазных полупроводников для различных применений, например, для улучшения коэффициента преобразования энергии в электромобилях и поездах.

Кроме ученых из Университета Чиба, ряд компаний, включая Amazon Web Services (AWS), также планируют использовать плотную решетку алмаза из атомов углерода для создания новейших технологий в сфере вычислительной и коммуникационной техники.

 

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

Первую промышленную батарею из жидкого металла подключат в 2024 году

Важнейшей характеристикой любой батареи, которая может стать приемлемым вариантом хранения возобновляемой энергии, является цена. Анализ, проведенный специалистами MIT, показал: для того чтобы энергосеть полностью питалась энергией ветра и солнца, батарея должна обходиться не дороже $20 за киловатт-час. Современный литий-ионный промышленный аккумулятор на 10 часов стоит около $405 за кВт*ч. Жидкометаллический аккумулятор способен существенно снизить стоимость хранения энергия.

Профессор химии Дональд Сэдовей из MIT изобрел более десяти лет назад жидкометаллическую батарею с электродами из расплавленного металла и электролитом из расплава солей, основным достоинством которой должна была стать низкая стоимость. Для коммерциализации своего продукта он основал стартап Ambri, пишет Spectrum.

Батарея Ambri стоит от $180 до $250 за кВт*ч, в зависимости от размера и срока службы. Однако к 2030 году расчетная стоимость составит примерно $21 за кВт*ч. По крайней мере, в этом убежден основатель стартапа и его коллеги, а также руководство компании Marlborough, которая готовится разместить у себя первую жидкометаллическую батарею на 300 кВт*ч. Ее построят Ambri и коммунальное предприятие Xcel Energy в городе Аврора (Колорадо) в начале 2024 года. Полностью готовой к работе она должна стать к концу года.

Сниженная стоимость жидкометаллической батареи объясняется более доступными материалами, простыми химическими процессами и конструкцией по сравнению с литий-ионными аналогами, а также более долгим сроком службы.

«Идея жидкометаллической батареи делает ее уникальной для стационарного хранения. В отличие от литиевой, она не воспламеняется. И устойчива к спаду емкости, — объяснил Сэдовей. — У нас есть данные о тысячах циклов зарядки, это годы работы. Эта штука может 20 лет работать и все еще сохранит 95% емкости. Покажите мне кого-нибудь, кто пользуется 20-летней литий-ионной батареей».
Жидкометаллическая батарея Ambri состоит из трех жидких слоев, расположенных по уровню плотности. Самый плотный слой, катод из расплавленной сурьмы, находится внизу. Наверху самый легкий — анод из сплава кальция, а между ними электролит из хлорида кальция. Между ними нет никаких мембран или сепараторов.

Минусом новой химии и нестандартного форм-фактора стал долгий путь к массовому производству. Весь прогресс в технологии выпуска литий-ионных батарей ничем не мог помочь изобретателям. Пришлось все создавать с нуля, включая производственное оборудование.

Помимо Marlborough у Ambri есть крупный заказ на батареи от Microsoft. Компания хочет избавиться от дизельных генераторов, которые сейчас выполняют функцию автономного источника питания.

Для запуска производства Ambri понадобится надежный источник сурьмы. Почти 90% мировых запасов этого вещества находится на территории Китая, России и Таджикистана.

Немецкий исследовательский консорциум во главе с Fraunhofer IZM разработал технологию цинковых батарей, способных хранить электроэнергию и производить зеленый водород по запросу. Эти батареи дешевле литий-ионных аналогов и состоят из полностью перерабатываемых материалов. Первые испытания обещают 50% эффективности при хранении энергии и 80% при производстве водорода, с расчетным сроком службы в десять лет.

[Flanger]

[Flanger]

Дхокра — это 4500-летнее ремесло, на изготовление которого уходит почти неделя.

[Flanger]

[Flanger]

Crispr — редактирование генов

[Flanger]

Панцирь африканского жука подсказал новый способ получения воды из воздуха

Проще всего получать питьевую воду из озер, рек, подземных источников или — после очистки — из океана, но команда профессора Майкла Тэма из Университета Уотерлу (Канада) изобрела новый способ, вдохновившись миром насекомых, в частности, пауками и жуками. Они разработали губчатые мембраны с большой площадью поверхности, которые непрерывно впитывают влагу из воздуха. Эта недорогая технология подходит для регионов, испытывающих постоянный дефицит пресной воды.

«Паутина — это инженерное чудо, — заявил профессор Тэм. — Вода задерживается на нитях. Пауку не надо самому спускаться к реке, чтобы напиться, он собирает влагу из воздуха». Аналогичным образом поступают жуки, обитающие в пустыне Намиб на юге Африки: они собирают капли атмосферной влаги своим узорчатым панцирем. Вода сама стекает по углублениям прямо им в рот.

Для того чтобы повторить уникальную структуру поверхности панциря жука, канадские ученые использовали парафиновую эмульсию, стабилизированную целлюлозой, пишет EurekAlert. Помимо того, пришлось разработать методы захвата и отталкивания капель воды, основанные на нанотехнологиях и физике поверхности. В итоге им удалось получить супергидрофобную и водоотталкивающую бумагу, испещренную крошечными каналами для впитывания атмосферной влаги с минимальными затратами энергии.

Такая структура действительно оказалась способна привлекать крошечные капельки воды, быстро объединять в более крупные капли и заполнять ими накопитель. При этом все устройство изготовлено из растительных материалов.
Следующим шагом ученых станет разработка технологии массового производства таких поверхностей.

Световодные свойства паучьего шелка позволили китайским ученым разработать практичные, компактные и биосовместимые датчики, способные обнаруживать и измерять незначительные изменения в коэффициенте преломления биологических растворов, например глюкозы. Возможно, однажды такой сенсор будут применять для определения уровня сахара в крови или для других биохимических анализов.

[Flanger]

[Flanger]

Японская суспензия приблизила массовые и недорогие твердотельные аккумуляторы

Аккумуляторы с твёрдым электролитом обещают лучшие эксплуатационные качества, но всё ещё дороги в производстве. Над удешевлением процесса работают учёные всего мира, включая учёных из Японии. Группа из страны Восходящего солнца сообщила, что нашла возможность удешевить процесс производства аккумуляторов с твёрдым электролитом, и намерена довести его до коммерческой стадии до конца десятилетия.

По оценкам Японского научно-технического агентства, производственное оборудование для изготовления полностью твердотельных аккумуляторов будет стоить в 10–20 раз дороже, чем оборудование для производства современных литийионных аккумуляторов. Имея развитое производство обычных литиевых батарей, никто из производителей не пойдёт на такие расходы. Исследовательская группа Токийского технологического института под руководством доцента Синтаро Ясуи (Shintaro Yasui) поставила перед собой цель разработать твёрдый электролит, который можно было бы наносить в виде покрытия, не требующего специального оборудования.

Основная проблема в том, что изготовление твердотельных аккумуляторов во многом необходимо проводить без доступа воздуха (кислорода и водяного пара). В противном случае материал электролита будет разрушаться. Создание вакуумной среды для масштабного производства — задача не из дешёвых, чего необходимо избежать во всех случаях.

Японские исследователи нашли выход в соединении лития, бора и кислорода, которое в процессе измельчения по специальной технологии и смешивания с водой и нелетучими невоспламеняющимися солями лития образует суспензию. Эту суспензию наносят как на материал катода, так и анода. За счёт вязкого состояния материал плотно ложится на оба электрода, обеспечивая плотный контакт по всей поверхности. Всё это сушится на открытом воздухе, а потом соединяется в один аккумуляторный блок.

Характеристики получившейся батареи были измерены под давлением около 3 атмосфер и рабочим напряжением 2,4 В. Главный показатель эффективности электролита — ионная проводимость — составил 5,9 мСм/см (миллисименс на сантиметр), что можно считать довольно высоким показателем для твердотельных электролитов. Опытная батарея выдержала до 300 циклов зарядки и этот параметр учёные намерены довести до 1000 циклов.

Не обошлось без недостатков. Разработанные технология и смесь оказались относительно восприимчивы к довольно невысоким температурам. Так, опытная батарея разрушилась при нагреве до 140 °C. Учёным есть ещё над чем поломать голову, но в течение примерно 10 лет они обещают довести технологию производства твердотельных аккумуляторов в обычных условиях без вакуума до коммерчески доступного уровня.

[Flanger]

[Flanger]

 

[Flanger]

[Flanger]

В Германии создали сверхкомпактный безмагнитный мотор для электротранспорта

Немецкий автомобильный концерн ZF Friedrichshafen разрабатывает новые моторы для электротранспорта. Недавно он раскрыл подробности своего внутрироторного синхронного электродвигателя I2SM. Поместив внутрь ротора индуктивный датчик, инженеры сэкономили место и создали сверхкомпактный безмагнитный мотор, который, по их словам, работает не хуже синхронных моторов с постоянными магнитами.

Разработчики из ZF Friedrichshafen назвали новую модель I2SM и предлагают автомобильным компаниям заменить ею синхронные двигатели с постоянными магнитами, которые чаще всего используются сегодня в электромобилестроении. Взамен они получат снижение расходов и трудностей, связанных с добычей и поставками редкоземельных материалов, необходимых для производства магнитов.

Однако обычные безмагнитные двигатели требуют наличия элементов вроде колец или щеток, которые увеличивают объем и вес двигателя, а также трение и вероятность износа. Поэтому рынок электротранспорта все же склоняется в сторону двигателей с постоянными магнитами, пишет New Atlas.

Бесконтактная индукция — один из способов направить электричество на катушки ротора без щеток или колец. Развивая этот подход, специалисты ZF Friedrichshafen интегрировали индуктивный датчик внутрь оси ротора в середине катушек, уменьшив пространство на 90 мм без снижения мощности и плотности крутящего момента.

Пока еще рано говорить о реальных преимуществах и недостатках разработки, находящейся на стадии прототипа. Инженеры ZF планируют в будущем интегрировать I2SM в силовые установки на 400 и 800 В для производителей легковых и грузовых электромобилей. А пока образец можно увидеть на проходящей в Мюнхене выставке IAA Mobility.

Английская компания Equipmake, производитель двигательных и силовых установок для электрического транспорта, представила на конференции Future Propulsion в Солихалле новый продукт — передовой электромотор высокой мощности, предназначенный для использования в космосе или на воде. При массе в 40 кг он обеспечивает 400 кВт пиковой мощности.

 

[Flanger]

Mahle создал «идеальный электродвигатель», объединив две концепции из более ранних прототипов

Один из крупнейших в мире поставщиков автозапчастей утверждает, что создал «идеальный двигатель». Компактный двигатель Mahle не использует редкоземельные магниты, передает мощность без контакта или износа и может работать на высокой мощности неограниченное время без перегрева.

Это сочетание двух концепций Mahle, выпущенных в 2021 и 2022 годах. Первым был дешевый, высокоэффективный двигатель MCT (без магнитный бесконтактный передатчик), который заменил типичные постоянные редкоземельные магниты в роторе серией электромагнитов с намотанной катушкой и питал эти магниты с помощью бесконтактной индукции.

Это снизило цены на материалы и устранило необходимость запускать цепочки поставок через Китай, который перерабатывает около 97% редкоземельных металлов в мире. Он также был удивительно экономным в энергии, работая с эффективностью более 95% прямо в своем диапазоне рабочих скоростей.

Вторым был двигатель SCT (Superior Continuous Torque), в котором дебютировала новая новаторская система охлаждения. Большинство электродвигателей имеют довольно приличный разрыв между их пиковой номинальной мощностью и их постоянной номинальной мощностью, поскольку перегрев может привести к серьезным повреждениям. Поэтому производители переводят автомобили в режим терморегулирования, сокращая мощность до тех пор, пока температура не снизится.

Двигатель SCT, однако, использует центральный воздухозаборник для подачи охлаждающего масла в середину ротора и использует центробежную силу вращающегося ротора для перекачки его наружу и вокруг статора, а затем к радиатору или другой системе для сбора тепла для использования в другом месте автомобиля.

Он охлаждает двигатель настолько эффективно, что он может работать весь день на 93-100% своей пиковой мощности. Преимущество здесь очевидно с точки зрения производительности, но это также означает, что производителям не нужно использовать негабаритные двигатели, чтобы гарантировать производительность при более высоких температурах - они могут сэкономить место и вес благодаря компактной конструкции SCT.

В 2022 году Mahle намекнул, что эти две концепции можно объединить, и теперь сделал именно это. Новый «идеальный двигатель» пока безымянный, но он использует концепцию охлаждения SCT в без магнитной конструкции MCT с индукционным приводом, в компании говорят, что он сохраняет преимущества обеих этих систем, предлагая исключительную эффективность, устойчивую высокую производительность без перегрева, долгий срок службы и тепло, которое можно собрать. Он не использует постоянные магниты, поэтому он также должен быть дешевым в сборке.

[Flanger]

Прорыв китайских ученых в производстве полупроводников из оксида галлия

Полупроводники из оксида галлия отличаются сопротивлением высокому напряжению, меньшим размером и расходом энергии, чем предыдущее поколение полупроводников. По прогнозам аналитиков из FLOSFIA, к 2025 году рынок оксида галлия сравняется с нитридом галлия, а к 2030 году достигнет по стоимости $1,542 млрд. Прорыв китайских ученых способен усилить индустрию производства полупроводников КНР, которую пытаются ослабить США.

На протяжении последних десятилетий полупроводники прошли большой путь от элементарных материалов вроде германия или кремния до соединений (арсенид галлия, фосфид индия) и материалов с широкой запрещенной зоной (карбид кремния, нитрид галлия). Оксид галлия считается четвертым поколением полупроводников со сверхширокой запрещенной зоной, пишет SCMP. Он способен выдерживать сильное электрическое поле, физически и химически стабилен и потребляет мало энергии.

«Если ИИ — это мозг робота, то RPA — его руки». Что умеют программные роботы
Ширина запрещенной зоны — мера энергии, которая нужна для освобождения электронов внутри полупроводящего материала. Чем больше значение, тем выше сопротивление высокому напряжению. По сравнению с другими материалами, оксид галлия имеет ряд существенных преимуществ. Однако производить его трудно.

Прошлым летом Министерство торговли США запретило экспорт передовых полупроводников, включая оксид галлия, по причинам национальной безопасности. Устройства, в которых используются эти материалы, обладают высоким военным потенциалом, говорилось в заявлении. В ответ, начиная с прошлого месяца Пекин ввел собственные меры по контролю экспорта галлия и германия. Теперь вывоз важных для страны металлов и связанной с ними продукции должен проходить утверждение регулирующих органов.

Команда ученых из Чжэцзянского университета занялась разработкой отечественных полупроводников новейших поколений. Они обратили внимание, что оксид галлия — единственный материал, образующий отдельные кристаллы, затвердевая из расплавленного состояния при нормальном давлении. Эта особенность позволяет сократить расходы на производство.

Кроме того, предложенный ими метод сократил потребность в дорогостоящем иридии на 80%. Также процесс производства оказался относительно простым и коротким, подходящим для управления автоматикой.
Ученые получили патенты на свое изобретение и собираются заняться оптимизацией технологии путем управления температурными режимами. Таким образом они рассчитывают получать более крупные кристаллы оксида галлия.

На протяжении десяти лет, до 2018 года, китайские власти активно привлекали высококвалифицированных ученых, обучавшихся за рубежом, через финансируемую государством программу Thousand Talents Plan (TTP, «План тысячи талантов»). Однако в результате давления со стороны США Китай закрыл TTP, но спустя два года возродил ее под новым названием и форматом.

[Flanger]

[Flanger]

Биоинженеры научили бактерии производить электроэнергию из сточных вод

Ученые из Федеральной политехнической школы Лозанны (EPFL) разработали новый подход для выработки электричества с помощью кишечной палочки. Бактерия может производить ток, питаясь отходами в сточных водах, сообщает EPFL. Результаты работы опубликованы в журнале Joule.

Науке известны некоторые экзотические микробы, которые естественным образом вырабатывают электричество. Но делать это они могут только с помощью определённых химических веществ, а значит — только в конкретной среде. Кишечная же палочка E. coli — микроорганизм, который может расти в самой разной среде, поэтому ученые выбрали его в качестве «электрического микроба» для своего эксперимента.

Исследователи EPFL модифицировали E. coli, превратив ее в кишечную палочку с улучшенным внеклеточным переносом электронов (EET). В отличие от предыдущих методов, которые требовали специальных химикатов для производства электроэнергии, биоинженерная кишечная палочка может производить электричество, метаболизируя различные органические субстраты.

Одно из ключевых нововведений разработки — создание полного пути EET внутри E. coli, чего раньше не было. Объединив компоненты Shewanella oneidensis MR-1 — бактерии, которая может генерировать электричество, — исследователи успешно создали оптимизированный путь, охватывающий внутреннюю и внешнюю мембраны клетки. Этот новый путь превзошел предыдущие подходы и позволил увеличить выработку электрического тока в три раза по сравнению с традиционными стратегиями.

Способности «электрической кишечной палочки» проверили в разных средах — и везде бактерия эффективно работала и процветала, в том числе в сточных водах от пивоварни. «Настоящие» электрические микробы, для сравнения, даже не смогли выжить в этой среде. 

Так, кишечная палочка, которая может производить электричество, также способна перерабатывать отходы. И, более того, модифицированную бактерию можно использовать в микробных топливных элементах, электросинтезе и биосенсерах. E. coli можно адаптировать к конкретной среде и сырью, что делает ее универсальным инструментом для устойчивого развития технологий.

 

[Flanger]

Крупнейшая в мире на сегодняшний день тоннелепроходческая машина «Берта»

 

[Flanger]

Panasonic предложит твердотельные аккумуляторы для дронов и роботов к 2029 году

Принято считать, что в разработке аккумуляторов с твердотельным электролитом больше всего заинтересованы автопроизводители и их партнёры, поскольку они позволят устранить ряд недостатков электромобилей нынешнего поколения типа ограниченного запаса хода и длительного времени зарядки. Panasonic не строит иллюзий, обещая начать продажу твердотельных аккумуляторов лишь в 2029 году, причём для более компактных устройств, чем электромобили.

Как поясняет Nikkei Asian Review со ссылкой на технического директора Panasonic Group Тацуо Огаву (Tatsuo Ogawa), японская корпорация собирается вывести на рынок твердотельные аккумуляторы к 2029 году только в сегменте дронов и промышленных роботов, причём на потребительском рынке они первоначально предлагаться не будут. Некоторые технологии, используемые при производстве таких аккумуляторов, в дальнейшем могут найти применение и в электромобилях, но чтобы этого добиться, предстоит решить множество технических проблем.

Твердотельные аккумуляторы обеспечивают более высокую плотность хранения заряда при меньшей собственной массе, они также позволяют быстрее восполнять заряд и меньше подвержены риску самовозгорания, но их гораздо сложнее и дороже производить при существующем уровне технологического развития отрасли. Впрочем, Panasonic уже удалось лишить такие аккумуляторы другого существенного недостатка — ограниченного эксплуатационного ресурса. Специалисты Panasonic утверждают, что фирменные твердотельные аккумуляторы смогут без проблем выдерживать десятки тысяч циклов зарядки. Это в разы больше, чем предлагают современные литийионные батареи.

Технологиями Panasonic в этой сфере уже интересуются многие компании. По всей видимости, до автомобильного сегмента твердотельные аккумуляторы этой марки доберутся лишь в следующем десятилетии. Конкуренты тоже не дремлют, Toyota Motor уже в 2027 году собирается вывести на рынок первый электромобиль на основе твердотельных аккумуляторов, аналогичные разработки ведут Samsung SDI, SK On и Nissan Motor. Американские и европейские автопроизводители, как правило, инвестируют в различные стартапы, которые разрабатывают аккумуляторы с твердотельным электролитом.

[Flanger]

Как делают болты в Пакистане

[Flanger]

Швейцарский стартап Ascento недавно представил  робота-охранника Ascento Guard.

Отличительными особенностями автономной машины являются его «ноги» на колесах и мультяшное, почти антропоморфное «лицо».

Робот Ascento Guard оснащен центральным шасси с круглыми мигающими «глазами» и прямоугольными оранжевыми аварийными огнями, которые служат «бровями». Во время зарядки глаза робота кажутся «закрытыми», имитируя сон, но открываются, когда он находится на патрулировании.

Его маневренная конструкция «колесо-нога» якобы позволяет точно перемещаться по разным ландшафтам, что делает его уникальным. Потенциальные клиенты также могут при желании маркировать робота своими логотипами.

Робот специально разработали для патрулирования больших частных объектов на открытом воздухе. У компании уже есть клиенты в таких отраслях, как производство, центры обработки данных, центры фармацевтического производства и склады. Если робот обнаруживает угрозу безопасности, например злоумышленника, он может предупредить охранников через прилагаемое приложение.

Ascento Guard можно настроить всего за несколько часов и он станет практически автономным с помощью программируемых графиков патрулирования. Он может обследовать периметр со скоростью пешехода примерно 4,5 км/ч и отслеживать пожары или взломы с помощью тепловизионных и инфракрасных камер. Его встроенные динамики и микрофоны обеспечивают сквозную зашифрованную двустороннюю связь, а видеокамеры могут контролировать парковки. Робот также всепогоден, сообщает Ascento.

[Flanger]

[Flanger]

Генетически модифицированные бактерии расщепляют пластик в соленой воде

Ученые из США генетически модифицировали морской микроорганизм, способный расщеплять в соленой воде пластик, в том числе полиэтилентерефталат (ПЭТ), который встречается повсюду: начиная от бутылок для воды и заканчивая одеждой, сообщает EurekAlert!. Открытие, описанное в журнале AIChE Journal, поможет решить проблему пластикового загрязнения морской среды.

Чтобы получить микроорганизм, разрушающий пластик, исследователи объединили два вида бактерий. Первая бактерия, Vibrio natriegens, процветает в соленой воде и очень быстро размножается. Вторая же бактерия, Ideonella sakaiensis, примечательна тем, что вырабатывает ферменты, которые позволяют ей расщеплять ПЭТ и поедать его.

Ученые взяли ДНК I. sakaiensis и выключили ее в плазмиду. Плазмиды — это генетические последовательности, которые могут распространяться (создавать свои копии) в клетке независимо от собственной хромосомы клетки. Другими словами, можно внедрить плазмиду в чужеродную клетку, и эта клетка будет выполнять инструкции, заложенные в ДНК плазмиды. Именно так и сделали в этой работе. 

Введя плазмиду, содержащую гены I. sakaiensis, в бактерию V. natriegens, исследователи смогли заставить V. natriegens производить нужные ферменты на поверхности своих клеток. Затем исследователи показали, что V. natriegens может расщеплять ПЭТ в соленой воде при комнатной температуре.

Новый микроорганизм позволит в будущем справиться с загрязнением морских водоемов. Но перед этим предстоит решить еще несколько задач. «Во-первых, — отмечает Натан Крук (Nathan Crook) из Государственного университета Северной Каролины, — мы хотели бы включить ДНК I. sakaiensis непосредственно в геном V. natriegens, что сделало бы выработку ферментов, разлагающих пластик, более стабильной особенностью модифицированных организмов. Во-вторых, нам необходимо дополнительно модифицировать V. natriegens, чтобы он мог питаться побочными продуктами, которые он производит при расщеплении ПЭТ. Наконец, нам необходимо модифицировать V. natriegens, чтобы производить из ПЭТ желаемый конечный продукт – например, молекулу, которая является полезным сырьем для химической промышленности». Информация взята с портала «Научная Россия»

[Flanger]

Бионические шелкопряды произвели паутину в 6 раз прочнее кевлара

Китайские ученые генетически модифицировали шелковичных червей, внедрив в их ДНК часть генов пауков, которые отвечают за создание прочной паутины. В результате черви начали производить шелковую нить со значительно более высокой прочностью и ударной вязкостью. У нового материала богатый экономический потенциал, начиная от бронежилетов и спецкостюмов для военных и космонавтов до биомедицины и легкой промышленности. Этот шелк в шесть раз лучше держит удар, чем кевларовая нить.

Нити, из которых шелковичные черви строят свои коконы, люди научились получать тысячи лет назад, но они очень легко рвутся. Нить пауков, напротив, прочная и крепкая, но мы не умеем производить ее в больших количествах. Природа пауков заставляет их сражаться до смерти, если они встречают друг друга. Однако ученые не оставляли попыток совместить лучшие качества обоих видов, пишет New Atlas.

Сегодня нить шелкопрядов — единственный шелк животного происхождения, который получается выпускать в промышленных масштабах. Следовательно, предположили ученые из китайского Университета Дунхуа, технология генной модификации может снизить себестоимость продукции при повышении качества.

Для того чтобы придать шелковичному червю уникальные особенности пауков, Ми Цзюньпэн и его коллеги изучили белок паука крестовика (Araneus ventricosus), распространенного в Восточной Азии. При помощи технологии генного редактирования CRISPR-Cas9 белок MiSp был вставлен в ДНК шелкопряда на место гена, кодирующего основной белок его нитей. В результате ученым удалось добиться «локализации», то есть ген был успешно активирован в ДНК червя, не вступая в конфликт с другими аспектами естественной выработки шелка. Свой новаторский метод они описали в статье журнала Matter.

«Концепция „локализации“, описанная в этой статье, наряду с предложенной минимальной структурной моделью, представляет значительный шаг в сторону от предыдущих исследований, — заявил Ми. — Мы уверены, что массовая коммерциализация на горизонте».
Полученные волокна превзошли ожидания ученых. Они считают высокий предел прочности на разрыв — 1299 МПа — со значительной ударной вязкостью — 319 МДж/м3. Вдобавок, они оказались намного более гибкими, несмотря на то, что белок MiSp отвечает за производство прочного, но не эластичного шелка.

У нового материала богатый экономический потенциал, начиная от бронежилетов и спецкостюмов для военных и космонавтов до биомедицины и легкой промышленности. Этот шелк в шесть раз лучше держит удар, чем кевларовая нить.

Световодные свойства паучьего шелка позволили китайским ученым разработать практичные, компактные и биосовместимые датчики, способные обнаруживать и измерять незначительные изменения в коэффициенте преломления биологических растворов, например глюкозы. Возможно, однажды такой сенсор будут применять для определения уровня сахара в крови или для других биохимических анализов.