Стартап создал электромотор с высочайшей удельной мощностью — 10,7 кВт/кг

Повышение мощности мотора обычно влечет за собой увеличение массы или количества моторов и элементов привода. Это простое правило трудно обойти, но инженеры стартапа H3X, похоже, придумали эффективный способ, как снизить вес, оптимизировать производительность и повысить удельную мощность. Они поместили и статор мотора, и силовую электронику под общую рубашку системы охлаждения. Технология позволяет достичь рекордной удельной мощности. Уже готовый электромотор HPDM-250 при весе 18,7 кг выдает удельную мощность 10,7 кВт/кг, а мощность перспективного HPDM-1500 составит невероятные 12 кВт/кг. Такие электромоторы смогут поднять «Боинг-737».

Американский стартап H3X заявил о себе в 2020 году, пообещав разработать электромотор с самой высокой удельной мощностью в мире. И не обманул ожиданий, отправив первые модели заказчикам и подписав контракты с ВВС США и космическим агентством NASA. А привлеченные инвестиции дали возможность изготовить более мощные моторы для воздушного и морского транспорта.

Новая линейка моторов H3X состоит из трех моделей. Самая производительная — HPDM-250 мощностью 200 кВт. Она весит 18,7 кг, а ее удельная мощность составляет 10,7 кВт/кг. Максимальная эффективность при пиковой нагрузке — 95,4%.

Для сравнения: мотор британской Equipmake, представленный в 2023 году как лидер по удельной мощности, может похвастаться 13,3 кВт/кг. Однако при расчетах этого показателя использовалась пиковая, а не длительная мощность. В противном случае, HPDM-250 оказался бы лучше, пишет New Atlas. Кроме того, инвертор у Equipmake — это отдельный компонент массой 10 кг.

Вчера H3X привлекла в очередном раунде инвестирования $20 млн и планирует использовать эти средства для создания еще трех моторов линейки HPDM: 350, 1500 и 2300. Характеристики HPDM-1500 уже известны: масса 125 кг и 1500 киловатт длительной мощности. Таким образом, удельная мощность превзойдет HPDM-250 и составит 12 кВт/кг.

Удельная мощность 12 кВт/кг — это нижняя отметка, которую установило правительственное агентство перспективных проектов в области энергетики APRA-E для создания пассажирского электрического самолета класса «Боинг-737». Нынешние силовые установки работают с удельной мощностью в пределах 3-4 кВт/кг.
Помимо авиационных стартап разрабатывает моторы для паромов, буксиров и подводных лодок, промышленного оборудования и электрических локомотивов. Линейка HPDM подходит также для использования в гибридных системах как мотор и генератор. Вдобавок, конструкция позволяет собирать их как модули до шести единиц в одном блоке.

Немецкий автомобильный концерн ZF Friedrichshafen 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.

Китай построил первую в мире беспилотную китовую акулу.

Бионическая акула длиной почти пять метров и весом 350 кг способна с удивительной точностью имитировать движения настоящей китовой акулы, включая плавание, повороты, ныряние и даже движения рта.

 

Шестиколесный робот инспектирует водопропускные трубы, чтобы людям не пришлось это делать

 

Прыгающий и бегающий робот-гуманоид Unitree G1 за $16 000 готов к массовому производству

 

 

Революционная технология позволяет хранить терабайты данных в молекулах ДНК

Что такое дендриколлоиды и как они могут заменить кремниевые чипы?

Ученые из Университета Северной Каролины и Университета Джонса Хопкинса разработали революционную технологию , которая позволяет не только хранить информацию в молекулах ДНК, но и выполнять с ней различные вычислительные операции.

Новая система, названная «примордиальным двигателем для хранения и вычислений на основе ДНК», способна многократно сохранять, извлекать, обрабатывать, стирать и перезаписывать данные. Раньше подобные технологии могли выполнять лишь некоторые из этих задач, но не все одновременно. Исследователи уже продемонстрировали, как их продукт решает простые судоку и шахматные задачи.

Ключом к успеху стало использование полимерных материалов, получивших название «дендриколлоиды». Они разветвляются на микроуровне, образуя сеть нановолокон. Такая морфология создает структуру с большой площадью поверхности, позволяющую размещать молекулы ДНК между нановолокнами без потери плотности данных.

Профессор Альберт Кеунг, один из руководителей проекта, отмечает, что новая технология может хранить объем информации, эквивалентный тысяче ноутбуков, в пространстве размером с ластик на конце карандаша. При этом данные могут храниться безопасно на протяжении тысячелетий.

Одно из ключевых преимуществ системы — возможность копировать информацию ДНК непосредственно с поверхности материала без повреждения молекул. Кроме того, она позволяет стирать целевые участки ДНК и перезаписывать их (всё так же, как и с жестким диском).

Профессор Орлин Велев, соавтор, отмечает схожесть изобретения с электронными устройствами. По его словам, команда Кеунга предоставила эквивалент микросхем, а дендриколлоидный материал, созданный группой Велева, выступает в роли печатной платы.

Важную роль в проекте сыграло сотрудничество между различными лабораториями. Команда Адрианы Сан Мигель помогла интегрировать материалы в микрофлюидные каналы для управления потоком нуклеиновых кислот и реагентов. Лаборатория Уинстона Тимпа из Университета Джонса Хопкинса проводила эксперименты по нанопоровому секвенированию, которое позволяет напрямую считывать данные из РНК после копирования их с ДНК на поверхности материала.

Команда Джеймса Така из Университета Северной Каролины разработала алгоритмы, которые позволяют преобразовывать данные в последовательности нуклеиновых кислот и обратно, контролируя при этом возможные ошибки.

Исследователи надеются, что их работа вдохновит дальнейшее развитие молекулярных вычислений. Кеунг проводит параллель с созданием ЭНИАКа, первого электронного цифрового вычислителя общего назначения, который дал толчок развитию всей компьютерной индустрии.

 

Гриб учится водить «бигибридных» роботов

Ученые из Корнелльского университета разработали нового биогибридного робота, который использует компоненты не только из животного царства: грибы. Эти организмы чувствуют и общаются с помощью электрических сигналов, посылаемых через их мицелий, корневую систему. Поэтому команда вырастила мицелий непосредственно в электронику робота, используя эти естественные сигналы для управления машиной.

Исследователи создали электрический интерфейс, который точно записывает электрофизиологическую активность мицелия, обрабатывает ее и преобразует в цифровой сигнал, понятный роботу. При отправке на исполнительные механизмы робот движется в ответ на грибок, который сам посылает сигналы в ответ на изменения окружающей среды, например свет.

Команда построила две версии этих биогибридных роботов. Один представляет собой относительно простой на вид колесный агрегат, а другой имеет форму паука с мягкими ножками. В обоих случаях чашка Петри с грибом находится сверху, где она может реагировать на свет и другие раздражители, прежде чем подавать сигналы ногам или колесам о необходимости двигаться. Оба типа роботов затем подверглись трем экспериментам.

Во-первых, роботы двигались на основе естественных непрерывных всплесков сигналов от мицелия. Во втором эксперименте ученые облучали гриб ультрафиолетовым светом, что заставило его изменить способ передвижения. И, наконец, команде удалось продемонстрировать, что они могут полностью игнорировать сигнал грибка, если им потребуется управлять роботом вручную. Хотя на данный момент свет был единственным прямым стимулом, протестированным, команда говорит, что будущие версии могут включать в себя несколько входных данных, таких как химические сигнатуры.

Идея состоит в том, что живые системы по своей природе прекрасно реагируют на множество воздействий, таких как свет, тепло и давление, тогда как синтетическим версиям для каждого из них потребуются отдельные специализированные датчики.

«Эта статья является первой из многих, в которых царство грибов будет использоваться для обеспечения датчиков окружающей среды и командных сигналов роботам для повышения уровня их автономности», — сказал Роб Шепард, старший автор исследования. «Потенциал будущих роботов может заключаться в том, чтобы чувствовать химический состав почвы в пропашных культурах и решать, когда добавлять больше удобрений, например, возможно, смягчая последующие последствия сельского хозяйства, такие как вредное цветение водорослей».

 

 

GAC Group представила компактный и мощный электромотор внутри колеса

Китайская автомобильная компания GAC Group представила новый электрический мотор-колесо для автомобилей. Он позволит полностью отказаться от коробки скоростей, карданного вала и других механизмов и имеет очень компактный размер: его диаметр всего 330 мм. На максимальной скорости агрегат выдает 30 000 оборотов в минуту — намного больше, чем электромоторы современных автомобилей. Мощность мотора достигает 150 кВт при весе 16,8 кг.

Один из крупнейших производителей электромобилей Китая представил разработку, способную трансформировать весь рынок электротранспорта, сообщает Ecoticias.

Мотор-колесо считается следующим шагом в развитии колесного транспорта — эта технология предлагает повышенную эффективность, производительность и гибкость конструкции. Размещенный внутри колеса мотор позволяет обойтись без привычных компонентов силовой установки, в частности, без коробки скоростей, карданного вала и дифференциала. В результате вся система оказывается более компактной.

К преимуществам нового мотора-колеса GAC относятся:

Высокая оптимальная скорость вращения — 30 000 оборотов в минуту — которая превосходит большинство современных моторов для электромобилей;
Компактность: диаметр 330 мм позволяет разместить его внутри колес разных размеров.
Малый вес: при массе 16,8 кг мотор повышает производительность и эффективность автомобиля.
Мощность: несмотря на размер, он выдает до 150 кВт или приблизительно 200 л. с. эффективной мощности.
Таким образом, новый мотор-колесо способен добавить до 50 км к запасу хода электромобиля, а максимальный крутящий момент 350 Н*м позволяет использовать двигатель в различных режимах езды по городу и по автотрассам.
Массовое производство компания планирует запустить в крайне сжатые сроки — уже в 2025 году. Параллельно инженеры GAC занимаются интеграцией мотора-колеса в новые модели электромобилей, которые готовятся к выпуску. Цель компании — обеспечить переход на чистые виды транспорта без необходимости строительства сложных сетей заправочных станций, а также дальнейшее увеличение запаса хода электромобилей.

 

Криогенная механическая обработка - это процесс в котором в качестве охлаждающего агента для режущего инструмента, вместо привычных СОЖ и масляного тумана, используется жидкий азот. Температура сжиженного азота - 196 градусов по Цельсию. На выходе из системы охлаждения азот легко испаряется превращаясь в газ, который является основным компонентом вдыхаемого нами воздуха.

Современная деревня в Юнане
 

Новый тип OLED открывает путь к простым и дешевым устройствам ночного видения

Новый вид органических светодиодов, созданных учеными США, позволит отказаться от громоздких устройств ночного видения и заменить их на легкие, дешевые и более практичные очки. А эффект памяти открывает дорогу к созданию систем компьютерного зрения, способных чувствовать и интерпретировать входящие световые сигналы и изображения.

В современных очках ночного видения используются усилители изображения, преобразующие свет ближнего инфракрасного спектра в электроны, которые затем проходят сквозь вакуум и попадают в тонкий диск с сотнями крошечных каналов. Двигаясь по ним и сталкиваясь со стенками, электроны увеличиваются в количестве и попадают в фосфорный экран, который преобразует их в видимый свет. В процессе свет усиливается в 10 000 раз, что и позволяет видеть происходящее ночью.

Новое устройство на органических светодиодах (OLED) тоже преобразует свет ближнего ИК-спектра в видимый и усиливает его более чем в 100 раз, но без массивного вакуумного слоя. Дальнейшая оптимизация технологии позволит поднять эффективность усиления изображения выше этого значения, обещают ученые.

«Одно из самых привлекательных свойств этого подхода заключается в том, что он усиливает свет, пропуская его через стопку тонких пленок толщиной меньше одного микрона. Это намного меньше человеческого волоса, диаметр которого примерно 50 микрон», — сказал профессор Крис Гибинк из Университета штата Мичиган.
Поглощающий фотоны слой преобразует инфракрасный свет в электроны, а пять слоев органических светодиодов превращают, в свою очередь, электроны в видимый свет. В идеале из каждого электрона получается пять фотонов. Часть попадает в глаз пользователя, а другие возвращаются в светопоглощающий слой и производят еще больше фотонов в цепной реакции. Такое значительное увеличение объема выработки фотонов в тонкопленочном устройстве достигнуто впервые, пишет Phys.org.

Поскольку устройство работает при куда меньшем напряжении, чем традиционные усилители изображения, его аккумулятора хватит на более продолжительный срок.

Вдобавок, устройство демонстрирует явление гистерезиса, то есть, способности системы реагировать с учетом предыдущих состояний. Это означает, что появляется способность к запоминанию информации, которая может пригодиться в технологии компьютерного зрения.

«Обычно, когда вы освещаете повышающий преобразование OLED, он начинает испускать свет, а когда вы выключаете освещение, он прекращает испускать свет. Особенность этого устройства в том, что оно может оставаться включенным и запоминать», — пояснил профессор Гибинк.

Органические светодиоды в современных телефонах используют в качестве полупроводников органические тонкопленочные материалы. Однако их яркость остается ограниченной: читать с экрана в солнечный день все еще сложно. Бельгийские ученые нашли решение этой проблемы в перовскитовых кристаллах.

Американский атомный микрореактор на 5 МВт готов к испытаниям

Компания Westinghouse Electric достигла важного рубежа в разработке микрореактора eVinci, успешно завершив этап предварительного и экспериментального проектирования. Это позволит начать испытания реактора на площадке DOME в Национальной лаборатории Айдахо в 2026 году. eVinci — это компактный модульный реактор мощностью 5 МВт. Он может работать до восьми лет без перезагрузки топлива и использует топливо TRISO, устойчивое к коррозии, окислению и высоким температурам. Благодаря небольшим размерам установка легко транспортируется и идеально подходит для отдаленных объектов. Первый реактор планируют установить в Канаде к 2029 году, а стоимость строительства составит $59 млн.

Westinghouse Electric завершила этап предварительного и экспериментального проектирования (FEEED) микрореактора eVinci. Процедура FEEED — важный этап в разработке ядерных микрореакторов. На этой стадии разработчики планируют, проектируют и производят экспериментальные образцы для тестирования на DOME, первой в мире испытательной площадке для микрореакторов в Национальной лаборатории Айдахо. Микрореактор Westinghouse eVinci станет первым из трех проектов, которые начнут испытания на DOME уже в 2026 году.

Компактный модульный реактор eVinci предназначен для работы в отдаленных районах. Благодаря своим небольшим размерам он легко транспортируется и быстро устанавливается на месте эксплуатации. Реактор можно разместить на участке площадью всего два акра (0,8 гектара), что делает его оптимальным энергетическим решением для удаленных горнодобывающих предприятий, центров обработки данных и других объектов. При этом установка сокращает ежегодные выбросы CO₂ на 55 000 тонн.

Заявленная мощность тепловой энергии реактора — 15 МВт, а электрической энергии — 5 МВт. Westinghouse отмечает, что активная зона этого реактора может работать без перезагрузки топлива в течение восьми лет. Мини-реактор также может работать без воды, что позволяет распределять ядерную энергию в места, где вода является дефицитным ресурсом.

eVinci использует топливо TRISO, которое более устойчиво к коррозии, окислению и высоким температурам, чем традиционное ядерное топливо. Когда топливо заканчивается, микрореактор можно извлечь и утилизировать, как батарею, и заменить его новым для обеспечения непрерывной энергии.

Микрореактор также оснащен стержнями для остановки работы в целях безопасности при транспортировке. Для долгосрочного хранения ядерного топлива подходят глубокие геологические хранилища.

Westinghouse планирует установить первый микрореактор eVinci в Канаде и ввести его в эксплуатацию к 2029 году. Строительство обойдется в $59 млн. К концу десятилетия планируется разместить несколько eVinci по всему миру.

Учёные создали вечную оптическую 5D-память — кристалл сохранит до 360 Тбайт на миллиарды лет

Исследователи из Университета Саутгемптона в Великобритании успешно сохранили всю последовательность генома человека на не разрушаемом кристалле оптической памяти 5D размером не больше мелкой монетки. Носитель уже размещён в защищённом подземном хранилище для возможного будущего возрождения человечества. Разработчики утверждают, что он выдерживает температуру до 1000 °C, космическую радиацию и прямые ударные нагрузки в 10 тонн на см2.

Разработанные в Исследовательском центре оптоэлектроники в Саутгемптоне кристаллы памяти 5D используют сверхбыстрые лазеры для записи данных в «наноструктурированные пустоты, ориентированные внутри кремния» размером до 20 нм. 5D в названии подчёркивает, что новая технология использует два оптических измерения и три пространственные координаты для записи по всему объёму носителя. Разработчики утверждают, что их метод позволяет достичь беспрецедентной плотности данных до 360 Тбайт на одном кристалле (в некой самой крупной версии) без потери информации на протяжении миллиардов лет.

Учёные верят, что в далёком будущем, когда наука позволит реконструировать организмы по ДНК, карта генома, хранящаяся в этом вечном кристалле, может стать надёжным чертежом для возрождения человеческой цивилизации. Помимо генома человека, кристаллы также могут сохранять геномы исчезающих видов растений и животных, которые сегодня сталкиваются с экзистенциальными угрозами из-за изменения климата, потери среды обитания и других экологических кризисов.

Исследователи уже поместили первую из резервных копий геномных кристаллов в подземный архив соляной шахты в Гальштате, Австрия. Возрождение видов, населяющих Землю из этих вечных кристаллов данных больше похоже на научно-фантастическую концепцию. Тем не менее, хочется верить, что наши потомки, захвативший планету ИИ или другая форма разумной жизни расшифрует человеческий геном через миллиарды лет после гибели человеческой цивилизации.

Разработчики утверждают, что спроектировали носитель информации таким образом, чтобы другие разумные существа могли эту информацию извлечь. «Визуальный ключ, начертанный на кристалле, даёт нашедшему знание о том, какие данные хранятся внутри и как их можно использовать», — заявил руководитель исследования профессор Питер Казански (Peter Kazansky).

Ключ изображает базовую молекулярную структуру пар оснований нуклеиновых кислот ДНК, знаковую структуру двойной спирали, и перекликаются со знаменитыми диаграммами Pioneer Plaque с информацией о человечестве для других цивилизаций, которые NASA размещало на своих межзвёздных зондах.

 

 

Представлена солнечная панель со встроенным фотохимическим аккумулятором — она даёт энергию днём и ночью

Группа европейских учёных создала инновационный гибридный солнечный элемент, который будет на месте запасать энергию для расхода в тёмное время суток. Новая разработка сочетает рекордную в своей области эффективность и экологическую чистоту, используя широкодоступные материалы без дефицитных редкоземельных элементов и дорогих металлов. Общая эффективность фотоэлемента составляет скромные 14,9 %, но продукт можно развивать дальше.

Учёные из Технологического университета Чалмерса в Швеции (Chalmers University of Technology) и Испанского политехнического университета Каталонии в Барселоне (UPC) решали две задачи. Во-первых, нужно было снизить рабочую температуру кремниевого фотоэлемента, чтобы его КПД не снижался из-за перегрева — нагрев может уменьшить эффективность на 10–25 %. Во-вторых, аккумулирование энергии должно было происходить без использования редких химических элементов. Следует помнить, что любой фильтр снижает КПД фотоэлемента, что является дополнительной задачей для разработчиков.

  
Исследователи использовали обычную кремниевую фотоячейку, но сверху разместили прозрачный элемент для микроциркуляции жидкости. Эта жидкость обладала свойством изменять молекулярную структуру под воздействием ультрафиолетового и видимого света. Учёные назвали эту надстройку молекулярным накопителем солнечной тепловой энергии (MOST). Энергия накапливалась в виде изменения молекулярных связей в жидкости. Для высвобождения энергии нужно было восстановить прежние связи. Жидкость могла использоваться до 1000 раз или около трёх месяцев непрерывной работы.

  
Эффективность накопления энергии в молекулярных связях составила рекордные 2,3 % для этого метода. Одновременно жидкость охлаждала кремниевую фотоячейку, на поверхности которой она находилась. При температуре прямого нагрева до 39 °C жидкость снижала температуру кремниевого элемента на 8 °C, что повышало его эффективность на 0,2 % (до 12,6 %). Суммарная эффективность гибридного элемента составила 14,9 %. Поскольку каждую из составляющих можно улучшить, в будущем эффективность может достичь коммерчески приемлемого уровня, обеспечивая дополнительные преимущества: повышенную эффективность, долговечность и относительную дешевизну.

Lastan: новое слово в защите аккумуляторов электротранспорта

Японская компания Asahi Kasei разработала (https://interestingengineering.com/innovation/flame-resistant-fabric-shields-ev-batteries) инновационный огнестойкий материал, призванный повысить безопасность аккумуляторов электротранспорта. Эта технология может стать решением проблемы теплового разгона батарей — одного из основных рисков в эксплуатации электромобилей.

Lastan демонстрирует впечатляющие характеристики: выдерживает температуру до 1300°C, сохраняя обратную сторону ниже 400°C; имеет кислородный индекс 50+, что превышает стандарт огнестойкости 27; получил максимальную оценку 5VA по стандарту UL94. Материал устойчив к ударам частиц 200-500 мкм и обеспечивает электрическую изоляцию до 3,5 кВт при толщине 1 мм.

В отличие от минеральных аналогов, Lastan легок, прочен и гибок. Его можно раскатывать в листы толщиной до 0,8 мм, упрощая производство.

Эксперты прогнозируют ежегодный рост рынка подобных материалов на 15% с 2024 года, что открывает перспективы для широкого применения Lastan в промышленности.

Первое нано видео атомов водорода и кислорода, образующих воду