Вокруг Науки Техники

[Flanger]

Китай

[Flanger]

"Вдохновленные материалом, из которого состоят раковины устриц и морских ушек, инженеры Принстона создали новый цементный композит, который в 17 раз более устойчив к растрескиванию, чем стандартный цемент, и в 19 раз более способен растягиваться и деформироваться, не разрушаясь"

На горизонте до четырёх лет, на рынке может появиться (https://engineering.princeton.edu/news/2024/06/11/seashells-cement-nature-inspires-tougher-building-material) новая цементная, и не только, смесь, значительно превосходящая аналоги.

[Flanger]

Компания DrinkingMaker представила новый кухонный гаджет, способный производить питьевую воду из воздуха.

Устройство под названием «The Next-Gen 3-in-1 Atmospheric Water Dispenser» (AWD) привлекло значительное внимание на краудфандинговой платформе Indiegogo, собрав более 2200% от первоначальной суммы сбора за 2 недели до завершения кампании. Пока неизвестно, действительно ли гаджет так хорош, как утверждают его создатели, — его поставки начнутся осенью. Однако он в 5-10 раз дешевле конкурентов, работающих по аналогичному принципу.

 

[Flanger]

TDK нашла способ увеличить плотность хранения заряда в аккумуляторах в 100 раз

По крайней мере, в твердотельных.

Японская корпорация TDK сегодня громко напомнила о своём существовании заявлением об успехе в создании материала, который позволит создавать компактные аккумуляторы с твердотельным электролитом, обладающие плотностью хранения заряда в 1000 Вт·ч/л, что в сто раз превышает показатели имеющихся образцов. Эта разработка позволит выпускать многоразовые элементы питания, которые заменят собой всем привычные одноразовые батарейки «монетного» типа.

Срок работы устройства без подзарядки удастся значительно увеличить, а химический состав такой батареи будет безопасен для пользователя в контексте применения в носимых устройствах типа наушников или умных часов. На экологию новые аккумуляторы с твердотельным электролитом будут благоприятно влиять в том смысле, что их нужно будет утилизировать в значительно меньших количествах по сравнению с одноразовыми элементами питания. TDK попытается расширить и температурный диапазон эксплуатации таких аккумуляторов, используя свой многолетний опыт в производстве электронных компонентов.

[Flanger]

[Flanger]

Ученые лаборатории тепломассопереноса Томского политехнического университета разработали и протестировали новый способ применения самоактивирующегося огнетушителя на базе газового гидрата.

Устройство тушит пламя ударной волной, возникающей при взрыве гидратной системы. После этого ледяная оболочка гидрата снижает температуру в очаге горения, а инертный газ вытесняет кислород из зоны горения. Результаты исследования опубликованы в международном научном журнале Gas Science and Engineering.

Газовые гидраты — это соединения газа в ледяной или водной оболочке, в природе формирующиеся на дне океана. Одной из перспективных задач химиков по всему миру является создание эффективной технологии термической конверсии топливных смесей на основе гидратов. Это позволит вырабатывать тепловую и электроэнергию с минимальным ущербом для окружающей среды, а также более эффективно тушить пожары.

Томские ученые предложили использовать для тушения пожаров самоактивирующийся снаряд с гидратом двуокиси углерода. Для его синтеза ученые использовали поверхностно-активные вещества: лаурилсульфат натрия, огнетушащий состав ОС-5, пенообразователь и полисорбат ТВИН-80. Эти вещества образуют пену в водных растворах, что ускоряет подавление возгораний, но при этом не несут негативного влияния на окружающую среду и здоровье человека. Еще один плюс перечисленных ингридиентов — это сравнительно низкая стоимость. 

Получившийся гидрат поместили в ёмкости из PET-пластика объемом 50 и 100 миллилитров. Для испытаний использовалась гидратная масса с долей гидрата от 35 до 75 грамм. Емкости с массой помещали в очаг возгорания различных материалов: древесины, ПВХ-панелей, линолеума, кабельной продукции, масел, спиртов, горючих жидкостей и пр.

Образцы газовых гидратов

Эксперименты показали высокую эффективность тушения огня, а также гибкость технико-эксплуатационных характеристик представленного решения. В частности, было обнаружено, что время срабатывания огнетушителя можно регулировать, варьируя такие параметры, как масса гидрата и объем свободного пространства в огнетушителе, количество добавляемой воды и вид механического воздействия на огнетушитель (удар о сам огнетушитель или его соударение с другими предметами). Например, для увеличения скорости реакции достаточно добавить к гидрату от 25 до 75 миллилитров воды. В некоторых случаях это позволило ускорить срабатывание огнетушителя в 9 раз. А механическое воздействие на огнетушитель снизило время его срабатывания сразу на 20 секунд.

Ученые Томского политеха продолжают изучение газовых гидратов в контексте пожаротушения:

Отдельный пласт работ связан с созданием мультигидратов – гидратов, состоящих из двух и более газов. Такому продукту можно задавать определенные свойства, тем самым увеличивая эффективность действия газового гидрата в пожаротушении. Сегодня в качестве эффективных средств подавления возгораний используются так называемые огнетушащие снаряды. Создание альтернативных тушащих средств откроет путь к повышению эффективности средств пожаротушения, делая их более экологически чистыми и менее повреждающими оборудование и материалы

заведующий лабораторией тепломассопереноса ТПУ Павел Стрижак

[Flanger]

[Flanger]

 

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

 

[Flanger]

 Вакцинация лосося в Норвегии

[Flanger]

Teledyne FLIR SUGV – портативный робот-подъемник, разворачивающийся за несколько секунд

Вес: 13 кг
Время работы: до 6 часов
Манипулятор SUGV поднимает до 10 кг.

В этом году компания представила новейшую модель SUGV 325. 

Помимо разведывательных задач  этот дрон способен нести полезную нагрузку в виде боевой части, чтобы атаковать цели.

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

Группа исследователей из Университета науки и технологий Китая (USTC) разработала новую модель твердотельного аккумулятора, которая обещает стать значительно более доступной по сравнению с существующими технологиями.

Главный прорыв — новый твердый электролит. Ученые создали материал, который не требует использования дорогостоящего сульфида лития (Li2S). Таким образом удалось снизить стоимость производства и сделать технологию доступнее для массового применения.

Новый материал назвали LPSO . Его синтезировали из двух недорогих соединений, благодаря чему стоимость сырья снизилась до 14,42 долларов за килограмм. Это менее 8% от стоимости материалов для других твердых сульфидных электролитов.

Сульфидные электролиты обладают высокой ионной проводимостью и стабильностью, что делает их идеальным вариантом для улучшения безопасности и эффективности батарей. Они способствуют повышению плотности энергии и увеличению срока службы аккумуляторов.

Для широкого распространения технологии твердотельных аккумуляторов цена сульфидных твердых электролитов не должна превышать 50 долларов за килограмм. Однако сейчас эта сумма равна 195 долларам, что слишком дорого для массового производства.

LPSO сохраняет ключевые преимущества лучших сульфидных электролитов, включая совместимость с анодами. Он хорошо сочетается с анодами высокой энергетической плотности, например с литий-металлическими и кремниевыми.

Аккумулятор, созданный с использованием LPSO и литий-металлического анода, продемонстрировал впечатляющие результаты: более 4200 часов стабильной работы при комнатной температуре. Это свидетельствует о высокой надежности и долговечности новой технологии.

Ма Чэн, ведущий исследователь проекта из USTC, подчеркнул, что разработка LPSO стала результатом длительных усилий научного сообщества. «Исследователи по всему миру стремились снизить стоимость твердотельных аккумуляторов различными методами, но долгосрочные исследования показали, что достичь этой цели довольно сложно», — отметил он в интервью Science and Technology Daily.

Твердотельные аккумуляторы принципиально отличаются от традиционных литий-ионных батарей. Вместо жидких или гелевых полимерных электролитов они используют твердые для ионной проводимости между электродами.

Разработка китайских ученых приближает страну к лидерству в создании технологий будущего для перезаряжаемых аккумуляторов. Новая технология может существенно повлиять на развитие электромобильной промышленности и систем хранения энергии.

 

[Flanger]

Создается квантовая замена GPS. Связь со спутниками ей не нужна вовсе

Исследователи работают над созданием компактных и энергоэффективных датчиков, не теряющих при этом точности и помимо гражданского применения, квантовые датчики имеют большой потенциал в оборонной сфере. Разрабатываемые ими инструменты, такие как атомные акселерометры, обещают высокую точность измерения и станут незаменимы в ситуациях, когда спутниковая связь недоступна.

Замена GPS с высокой точностью

Ученые из Университета Южной Калифорнии из новой Лаборатории квантово-ограниченной информации (ISI) работают над созданием миниатюрных квантовых датчиков, которые позволят ориентироваться на местности без сигнала спутниковой системы навигации (GPS). Об этом в начале июля 2024 г. сообщает портал Phys.

Фундаментальная физика, не говоря уже о квантовой физике, может показаться многим сложной, но на самом деле ее можно применять для решения повседневных задач. Представьте себе навигацию в незнакомом месте. Большинство людей предложили бы использовать GPS, но что, если вы застряли в подземном туннеле, куда не проникают радиосигналы со спутников? Вот тут-то и пригодятся инструменты квантового зондирования.

Исследователи Джонатан Хабиф (Jonathan Habif) и Джастин Браун (Justin Brown) из Института информационных наук им. Витерби в Университете Южной Калифорнии работают над тем, чтобы сделать сенсорные приборы, такие как атомные акселерометры, меньше и точнее, чтобы их можно было использовать для навигации при выходе из строя GPS.

Атомы отлично справляются с точным измерением, потому что они все одинаковы. Атомные измерения, выполненные в одной лаборатории, будут неотличимы от измерений, выполненных в другой лаборатории, поскольку атомы ведут себя совершенно одинаково. Одним из примеров применения этой физической концепции является создание высокоточной навигационной системы с использованием этих атомов.

Со слов ученых, поскольку атомы имеют массу, их можно использовать для измерения ускорений, помогая нам создавать датчики на основе атомов, такие как атомные акселерометры. Акселерометры позволяют пользователям узнать, насколько быстро и далеко они движутся в заданном направлении. Их можно объединить с гироскопами, которые сообщают пользователю, изменил ли он направление и насколько он повернул, чтобы провести полное измерение. Эти навигационные приборы полезны, когда у людей нет доступа к GPS.

Устройства квантового зондирования не только работают в областях, где нет доступа к GPS, но и могут стать частью захватывающего нового направления: приложений национальной безопасности. Современные конфликты становятся все более электронными и менее кинематическими, поскольку страны соревнуются за информационное превосходство. Радиосигнал со спутников GPS легко нарушить и заглушить, поскольку он находится далеко. Таким образом, в любом современном конфликте обе стороны будут пытаться лишить друг друга доступа к этим радиосигналам. Более традиционные навигационные приборы, такие как инерциальные системы, не подвержены помехам, поскольку они работают, суммируя ускорения и вращения для измерения изменения нашего положения. Поэтому они могут заменить GPS во время конфликта. Однако все допущенные ошибки также суммируются, поэтому ученые заинтересованы в использовании атомного измерения, чтобы гарантировать его большую точность.

Министерство обороны США ищет возможности усовершенствования своих инерциальных систем, чтобы преодолеть эти трудности. Квантовый подход, основанный на атомах, который разрабатывают ученые из ISI и другие группы, нацелен на обеспечение измерения ускорения без движущихся частей. Например, если подводные лодки хотят быть скрытными и тихими в оборонительных сценариях, отслеживание того, что они делают и как они перемещаются с помощью инерциальных систем, по сути, является единственным выходом. Ученые разрабатывают идеи по улучшению этих систем для Министерства обороны США, чтобы их можно было уменьшить и сделать более экономичными.

Очень легко остановить работу GPS, поэтому инерционные датчики всегда будут полезны. Но для разработчиков по-прежнему жизненно важно решить проблему размера, потому что многие из этих датчиков все еще оказываются размером примерно со стиральную машину. Исследователи работают над созданием компактных и энергоэффективных датчиков, не теряющих при этом точности. Достижение этого тонкого баланса между простотой и точностью является главной целью исследователей, и они надеются, что когда-нибудь их усилия воплотятся в реальных прототипах.

Атомные акселерометры

Атомные акселерометры являются одним из примеров таких инерциальных систем. Эти системы присутствуют в датчиках на самолетах и кораблях, направляя их движение через воздушное пространство и воду. Акселерометры и измерительные комплексы контроля колебательных ускорений предназначены для измерения малых линейных ускорений в диапазоне частот собственных колебаний строительных конструкций. Применяется в системах контроля подвижек инженерных сооружений, геотехнических системах инструментального контроля. Однако существующие механические датчики могут легко изнашиваться из-за трения, что приводит к их ежегодной замене и большим расходам.

Квантовый акселерометр использует атомную интерферометрию для измерения ускорений вдоль горизонтальной оси. Квантовые акселерометры способны достичь сочетания чувствительности и стабильности за счет использования квантовой интерференции. Поэтому они станут важнейшими компонентами квантового инерциального навигационного блока, который обеспечит беспутниковую навигацию с непревзойденной долговременной точностью.

Основным преимуществом атомного акселерометра по сравнению с классическим является пренебрежимо малый дрейф смещения. Это позволяет датчикам проводить стабильные длительные измерения, что открывает возможности его применения в навигации. Этот незначительный дрейф обусловлен тем, что измерения можно отследить по естественным константам, а сама система внутренне стабильна благодаря простоте конструкции.

[Flanger]

Импульсный реактивный двигатель без движущихся частей становится реальностью

J-1, штуковина, похожая на тромбон, которая, кажется, лучше всего подходит для размещения на фюзеляже самолета, предназначена для высокоскоростных БПЛА с полной массой до 200 фунтов (90 кг). Он весит 18 фунтов (8,2 кг) и имеет размеры 5,5 х 12,5 х 64 дюйма (14 х 32 х 163 см). Он может работать на различных видах топлива, включая бензин, биоэтанол E85 или реактивное топливо на основе керосина, развивая тягу до 55 фунтов силы (245 Н). В отличие от вращающихся компонентов, используемых в других реактивных двигателях, импульсный двигатель Wave устраняет необходимость в движущихся частях. Вместо этого он полагается исключительно на волны давления, вызванные сгоранием, для выталкивания горячих газов и создания тяги.

 

[Flanger]

 

[Flanger]

[Flanger]

Солнечная керамика в 1000 раз мощнее солнечных панелей на основе кремния

Фотоэлектрическая энергия зарекомендовала себя как самый мощный источник энергии. Однако еще предстоит решить еще много задач. Группе экспертов удалось создать фотоэлектрическую керамику с беспрецедентным потенциалом: она бросает вызов законам физики при невероятно малых размерах.

Швейцарская высшая техническая школа Цюриха представила новейшее изобретение в области фотоэлектричества. Группа ученых из ETH Zurich разработала новую фотоэлектрическую керамику, которая преобразует рынок солнечной энергии. Эта концепция прорыва через керамическую плитку, в 1000 раз эффективнее нынешних фотоэлектрических солнечных панелей на основе кремния.

Что делает эту керамику такой особенной и имеет такие высокие характеристики - она имеет наноструктуру. Она состоит из двух компонентов: материала, который имеет хороший коэффициент поглощения света, и другого материала, который имеет проводимость электричества (даже лучшую, чем перовскит и кремний).
В поглощающем свет слое используются наночастицы оксида алюминия и перовскита, поскольку эти два типа обладают замечательными свойствами поглощения света. Перовскиты включены в высокостабильный оксид алюминия, который, в свою очередь, защищает их от тепла, влажности и механических воздействий.

Когда солнечный свет попадает на керамику, электроны в наночастицах перовскита возбуждаются и переходят на более высокий энергетический уровень. Эти возбужденные электроны затем очень эффективно собираются, транспортируются в кристаллы оксида алюминия, которые являются каналами в керамике, и выносятся на поверхность, создавая электрический ток.

Эта специфическая структура и текстура позволяют керамике равномерно накапливать и хранить энергию, поступающую от солнца, по всей ее поверхности и достигать высокой критической температуры реакции 1500 °C во всем материале. Это лучший прорыв, чем предыдущие конструкции солнечного элемента, где падающий солнечный поток постепенно уменьшался по мере поступления в реактор.

Этот новый тип солнечной панели оказался в 1000 раз прочнее старых кремниевых панелей, ориентированных на солнце. Это означает, что из одного квадратного метра керамики можно получить столько же электроэнергии, сколько из тысячи квадратных метров обычной объемной солнечной панели.
Исследователи используют эту технологию для прогнозирования того, что она способна обеспечить «практически неограниченное количество бесплатной электроэнергии для дома и офиса». Керамика обладает способностью расщеплять молекулы воды на водород и кислород под воздействием солнечного света, что приводит к выработке и хранению чистого водородного топлива.

[Flanger]

[Flanger]

Миниатюрные фотопреобразователи позволят передавать энергию без проводов

Ученые из Физико-технического института имени А.Ф. Иоффе РАН (Санкт-Петербург) разработали компактные фотоэлектрические преобразователи на основе арсенида галлия. Эти устройства способны генерировать электричество при воздействии лазерных лучей. Полученные приборы будут использоваться для развития технологии беспроводной передачи энергии на большие расстояния. Это упростит электроснабжение космических аппаратов и будет полезно на Земле. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале IEEE Electron Device Letters.

Уже сейчас технологии беспроводной передачи энергии используются в беспроводных зарядках для телефонов и электромобилей.  Но подобные технологии могут пойти еще дальше: используя лазеры, энергию можно передавать на десятки километров. Однако для этого нужны фотоэлектрические преобразователи — устройства, трансформирующие лазерное излучение в электричество. Исследователи из Физико-технического института имени А.Ф. Иоффе РАН разработали подобное устройство на основе арсенида галлия — соединения галлия с мышьяком.

«Обычные фотопреобразователи вырабатывают электричество, когда луч падает перпендикулярно их поверхности. Наша разработка отличается конструктивно, в ней свет распространяется параллельно p-n-переходу, области, которая позволяет разделять фотогенерированные частицы для появления тока. Такой подход позволяет не создавать к фотопреобразователю специальную фронтальную сетку, и производство по этой причине становится гораздо проще», — рассказал руководитель проекта, ведущий научный сотрудник лаборатории фотоэлектрических преобразователей ФТИ имени А.Ф. Иоффе РАН Владимир Петрович Хвостиков.

Фотопреобразователь, созданный российскими учеными, дешевле в производстве и эффективнее в преобразовании энергии, чем зарубежные аналоги на основе кремния. Разработка наглядно демонстрирует, что идея о беспроводной передаче энергии на большие расстояния не только технически возможна, но и может быть экономически оправдана благодаря высокой эффективности фотоэлементов.

«Нам также удалось добиться большей плотности излучения. Толщина фотоприёмного слоя в 50 микрон достаточно маленькая, однако плотность падающего излучения у нас достигает десяти киловатт на квадратный сантиметр. Это в сотни раз больше, чем у аналогов. Так что у технологии определенно есть перспектива», — дополнил В.П. Хвостиков.

В дальнейшем авторы планируют получить более сложные сборки из множества отдельных фотоэлементов, чтобы добиться, кроме эффективного преобразования лазерного излучения, высокой плотности, также напряжения в десятки вольт, необходимого для более эффективной передачи энергии потребителю.

Фото предоставлено пресс-службой Российского научного фонда. Автор: Владимир Хвостиков Информация взята с портала «Научная Россия» (https://scientificrussia.ru/)

[Flanger]

Разработано устройство, которое превращает сигнал Wi-Fi в электричество

Устройства подойдут в качестве альтернативы для батарейки для датчиков и миниатюрных устройств интернета вещей. Исследование опубликовано в журнале Nature Electronics.

Инженеры из Национального университета Сингапура разработали устройство, которое преобразовывает окружающие радиочастотные сигналы в постоянный электрический ток. Разработка в будущем поможет устранить необходимость в батареях в различных электронных устройствах.

Ученые использовали для преобразования наномасштабные спин-выпрямители (SR). Чтобы улучшить выходную мощность, устройства объединили в решетку. При этом для соединения использовались небольшие копланарные волноводы, что привело к компактной площади на кристалле и высокой эффективности.

Традиционные выпрямители, такие как диоды Шоттки, сталкиваются с термодинамическими ограничениями и паразитными эффектами на низких уровнях мощности. Напротив, предложенное решение работало даже при уровнях мощности радиочастотных волны ниже -20 дБм — пороге, при котором существующие технологии испытывают трудности.

Массив из 10 спин-выпрямителей достиг эффективности 7,8% и высокой чувствительности. Для демонстрации работы устройства ученые запустили от своего преобразователя коммерческий датчик температуры.

Технологии сбора радиочастотной энергии имеют важное значение, поскольку они снижают зависимость от батареи, продлевают срок службы устройств, отмечают ученые. Кроме того, технология поможет снизить воздействие на окружающую среду и позволит использовать устройства интернета вещей в отдаленных районах, где частая замена батареи обходится слишком дорого.

[Flanger]

В Китае разработали органический материал для добычи урана из морской воды

Абсорбент экологически безопасен, экономически эффективен, легко синтезируется, механически прочен и пригоден для вторичной переработки, пишет South China Morning Post со ссылкой на авторов исследования.

Ученые в Китае разработали органический абсорбент для извлечения урана из морской воды. Разработчики заявляют, что материал экономически эффективен и обладает «исключительной способностью собирать уран» по сравнению с существующими аналогами.

Исследователи из Института биоэнергетики и биотехнологии Циндао (QIBEBT) использовали для создания абсорбента альгинат натрия (SA) и функциональные нити ДНК. Материал, по данным китайских СМИ, представляет собой комбинацию ферментов ДНК и композитных микросфер — материала, полученного в результате ионного обмена между альгинатом натрия и ионами кальция.

Ферменты действуют как «детектор» — они становятся активными только, когда связываются с ионами урана. Затем свою роль играют микросферы, которые быстро адсорбируют растворенные в воде атомы.

Ученые сообщили, что в экспериментах с имитированной и настоящей морской водой материал продемонстрировал высокую чувствительность к атомам урана. Соотношение урана к ванадию, метрика, которая используется для оценки эффективности, составило 43,6 в имитированной и 8,62 в обычной морской воде.

Ученые также отмечают, что абсорбент экологически чистый, экономически эффективный, легко синтезируется и пригоден к вторичной переработке. Кроме того, если заменить ферменты на чувствительные к другим ионам тот же метод позволит добывать и другие металлы, растворенные в морской воде.

Уран — очень ценный минерал, используемый в качестве источника топлива в ядерных реакторах по всему миру. В океанах урана более чем в тысячу раз больше, чем в недрах, но он растворен в небольших концентрациях (3,3 мкг/л) и его сложно добыть. Предложенная технология подойдет в качестве альтернативы для атомных электростанций.

Ранее о другом методе добычи урана из морской воды сообщали исследователи из США и Австралии.

[Flanger]

Водородный реактор, питающийся морской водой, способный обеспечивать питание подводной лодки в течение 30 дней

Ученые Массачусетского технологического института открыли новый интригующий способ производства водородного топлива, используя только банки из-под газировки, морскую воду и кофейную гущу.

Команда утверждает, что химическая реакция может быть использована для питания двигателей или топливных элементов морских транспортных средств, которые всасывают морскую воду. Водород является важным игроком в игре по обезуглероживанию производства энергии: он сгорает чисто, обладает высокой энергоемкостью, а при использовании в топливных элементах единственным побочным продуктом является вода. Но одним из основных препятствий является то, что его трудно хранить и транспортировать, поскольку крошечные молекулы имеют тенденцию просачиваться прямо через контейнеры и трубопроводы. Это не только означает потери, но и избыток водорода может нанести ущерб атмосфере. Но будущие системы, основанные на новой технологии Массачусетского технологического института, смогут эффективно производить водород по требованию прямо в автомобиле.

Единственное, что нужно будет возить и хранить, — это алюминиевые гранулы, которые гораздо более стабильны и с ними легче работать. В ходе испытаний одна таблетка алюминия весом всего 0,3 г (0,01 унции), помещенная в свежую деионизированную воду, произвела 400 мл водорода всего за пять минут. В увеличенном масштабе, по оценкам команды, один грамм гранул может произвести ошеломляющие 1,3 л (0,3 галлона) водорода за пять минут. В основе метода лежит довольно простая химическая реакция: алюминий очень сильно реагирует на кислород. Поэтому, когда вы погружаете его в воду, он быстро удаляет O из H2O, оставляя молекулярный водород, который может пузыриться. Проблема в том, что этот процесс обычно не длится долго. При этом на поверхности металла образуется тонкий слой оксида алюминия, блокирующий дальнейшее взаимодействие чистого алюминия с кислородом. Предыдущие исследования показали, что добавление других металлов, таких как галлий, может снять тормоза, разрушая слой оксида алюминия по мере его формирования. В этом случае команда предварительно обработала алюминиевые гранулы сплавом галлия и индия, что позволило реакции продлиться дольше.

Одним из потенциальных недостатков является то, что галлий и индий редки и дороги. Но исследователи обнаружили, что проведение реакции в ионном растворе привело к слипанию сплава в форму, которую можно вычерпать и использовать повторно. Удобно, что морская вода представляет собой ионный раствор. Следующая проблема заключалась в том, что в морской воде реакция шла гораздо медленнее: на производство такого количества водорода, которое требуется пять минут в пресной воде, требовалось около двух часов.

В результате экспериментов на помощь пришел удивительный последний ингредиент. Когда команда добавила немного старой кофейной гущи, реакция значительно ускорилась — до пяти минут. При ближайшем рассмотрении ключом оказался имидазол, соединение, входящее в состав кофеина. Исследователи предполагают, что их рецепт лег в основу практического водородного реактора, который может быть особенно полезен для питания морских транспортных средств.

«Это очень интересно для морских применений, таких как лодки или подводные транспортные средства, потому что вам не придется носить с собой морскую воду — она легко доступна», — сказал Али Комбарги, ведущий автор исследования. «Нам также не нужно носить с собой бак с водородом. Вместо этого мы будем транспортировать алюминий в качестве «топлива» и просто добавлять воду для производства необходимого нам водорода».

Первым испытанием этой идеи станет небольшой подводный планер, который, по их расчетам, сможет работать до 30 дней подряд, перекачивая морскую воду из окружающей среды через реактор, содержащий около 40 фунтов (18 кг) алюминиевых гранул. «Мы показываем новый способ производства водородного топлива без использования водорода, но с алюминием в качестве «топлива», — сказал Комбарги. «Следующая часть — выяснить, как использовать это для грузовиков, поездов и, возможно, самолетов. Возможно, вместо того, чтобы носить с собой воду, мы могли бы извлекать воду из влажности окружающей среды для производства водорода. Это в будущем».

 

[Flanger]

Новый транзистор на основе сегнетоэлектрика может перевернуть мир электроники

Сегнетоэлектрический материал устраняет недостатки современных устройств.

Физики из MIT разработали транзистор на основе сегнетоэлектрического материала, который способен революционизировать электронику. Этот ультратонкий материал, созданный той же командой в 2021 году, разделяет положительные и отрицательные заряды на разные слои.

Команда под руководством Пабло Харильо-Эрреро, профессора физики, и Рэймонда Ашури, профессора физики, продемонстрировала , что их новый транзистор превосходит текущие промышленные стандарты по нескольким ключевым параметрам.

В основе нового транзистора лежит сегнетоэлектрический материал, уложенный в параллельную конфигурацию, что не встречается в природе. При приложении электрического поля слои материала слегка сдвигаются, изменяя положения атомов бора и азота, что существенно меняет его электронные свойства.

Новый транзистор выделяется способностью переключаться между положительными и отрицательными зарядами на наносекундных скоростях, что критично для высокопроизводительных вычислений и обработки данных. Кроме того, транзистор проявил исключительную долговечность, не показывая признаков деградации даже после 100 миллиардов переключений. Для сравнения, обычные устройства флэш-памяти подвержены износу и требуют сложных методов распределения операций чтения и записи по чипу.

Ультратонкий транзистор, толщина которого составляет всего несколько миллиардных долей метра, открывает возможности для создания более плотной компьютерной памяти и более энергоэффективных транзисторов. Несмотря на огромный потенциал, остаются нерешенные проблемы, препятствующие широкому внедрению технологии. Основная трудность заключается в необходимости выращивания этих материалов в масштабах пластин.

Исследовательская группа также изучает возможность использования оптических импульсов для инициирования сегнетоэлектричества и тестирует пределы переключаемости материала. Современный метод производства новых сегнетоэлектриков сложен и не подходит для массового производства.

Ведущие исследователи подчеркивают, что решение существующих проблем откроет путь к использованию этого материала в будущей электронике. Как отметил Рэймонд Ашури, «если удастся решить эти проблемы, этот материал впишется в будущее электроники многими способами. Это очень увлекательно».

Пабло Харильо-Эрреро выразил уверенность, что их работа может изменить мир в ближайшие 10-20 лет.

 

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]