Робот-улитка, цинковая батарея и ультратонкая 3D-печать из стекла. По_мелочам #1 (№1 май 2024 г.)

В мире технологий постоянно происходит что-то новое. Порой новость об очередном изобретении, или разработке интересной технологии,или новом открытии кажется совсем незначительной, однако это всегда шаг к чем-то новому и более грандиозному. Поэтому я решил запустить новую рубрику, дайджест “По мелочам” про незначительные, на первый взгляд, достижения в области технологий, инженерного дела и технических наук.

В этом дебютном выпуске вы узнаете про новые дешёвые и экологичные аккумуляторы из цинка, воды и лигнина, про новый способ покорения вертикальных склонов при помощи робота-улитки, про новые ультратонкие акустические металинзы, про воздух в новых органических полупроводниках и революционную 3D-печать стеклянной оптики на кончике оптоволокна. Приятного чтения!

Дешёвая и экологичная батарея из цинка и лигнина.

Учёные из Линчёпингского университета в Швеции разработали инновационную батарею, которая может стать дешёвым и устойчивым решением для регионов с ограниченным доступом к электроэнергии. Эта батарея, созданная на основе цинка и лигнина, способна выдерживать более 8000 циклов перезарядки, сохраняя при этом около 80% своих характеристик.

В отличие от дорогих и потенциально опасных литий-ионных аккумуляторов, новая батарея использует доступные и экологичные материалы. Она сравнима по энергоёмкости с свинцово-кислотными батареями, но без токсичного свинца. Кроме того, она способна удерживать заряд около недели, что значительно дольше, чем другие подобные цинковые аккумуляторы.

Хотя цинковые батареи уже есть на рынке, в основном как одноразовые, учёные считают, что в будущем они смогут дополнить, а в некоторых случаях и заменить литий-ионные, особенно в тех регионах, где важна не столько высокая энергоёмкость, сколько доступность и экологичность.

Ключевым моментом в стабилизации цинковых аккумуляторов стало использование специального полимерного электролита, который предотвращает реакцию цинка с водой и образование водорода, разрушающего батарею. Это позволило добиться впечатляющей долговечности новой разработки.

Учёные уверены, что их недорогая и экологичная батарея может стать отличным решением для развивающихся стран, где солнечные панели уже широко используются, но возникает проблема хранения энергии после захода солнца. Шведские исследователи считают, что их страна, как инновационный лидер, должна помочь другим государствам избежать ошибок прошлого и сразу внедрять "зелёные" технологии.

Робот-улитка: новый способ покорения вертикальных поверхностей.

Учёные из Бристольской лаборатории робототехники разработали инновационного робота, который может перемещаться по вертикальным поверхностям, вдохновляясь движением улитки. Ключевым элементом конструкции стала скользящая присоска, позволяющая роботу передвигаться, словно улитка, оставляя за собой след из воды вместо слизи.

Эта технология открывает новые возможности для роботов, которым предстоит инспектировать труднодоступные поверхности, такие как лопасти ветряных турбин, корпуса кораблей, самолётов и стёкла небоскрёбов. Скользящая присоска обеспечивает высокую грузоподъёмность при низком энергопотреблении, позволяя роботу быстро перемещаться по вертикали и даже вверх тормашками.

Ключ к успеху - в использовании воды вместо слизи, которая снижает трение и усиливает присасывание, как у настоящих улиток. Учёным удалось оптимизировать материалы присоски и механическую систему робота, чтобы он мог уверенно передвигаться, даже неся груз, в 10 раз превышающий его собственный вес.

Исследователи считают, что их разработка станет важным шагом в развитии следующего поколения роботов-альпинистов. Эта чистая и энергоэффективная технология скользящей присоски может найти применение в промышленном захвате, альпинизме, наружных работах и транспортировке. Возможности робота-улитки открывают новые горизонты для робототехники.

Ультратонкие металинзы открывают новые горизонты в акустике.

Звуковые волны окружают нас повсюду в повседневной жизни - от медицинских ультразвуковых исследований до телекоммуникаций и энергетики. И во всех этих областях ключевую роль играют акустические линзы, которые фокусируют звуковые волны. Но традиционные линзы имеют свои ограничения.

Теперь учёные из Южнокорейского технологического института POSTECH разработали инновационные металинзы, которые позволяют значительно уменьшить толщину линз, при этом обеспечивая полный контроль над фокусировкой звуковых волн. Это особенно важно для создания широкоугольных акустических систем, востребованных в современных AR/VR-устройствах.

Ключевым достижением стало решение проблемы искажений звука при падении волн под ненормальными углами. Команде удалось точно контролировать фазу металинзы, что позволило сфокусировать звук под углом до 140 градусов без искажений. Это первый успешный пример реализации широкого поля слышимости с помощью ультратонких металинз.

Профессор Джунсук Ро отмечает, что это открывает новые возможности для акустической визуализации, высокочувствительных датчиков, энергетической утилизации и подводного мониторинга. Дальнейшие исследования в этом направлении могут привести к революционным приложениям звуковых технологий в самых разных сферах.

Новый метод использует воздух для повышения проводимости органических полупроводников.

Исследователи из Линчёпингского университета в Швеции разработали инновационный метод, в котором органические полупроводники становятся более проводящими с помощью воздуха в качестве допанта. Этот прорывной подход, опубликованный в журнале Nature, является важным шагом на пути к созданию будущих недорогих и экологически чистых органических полупроводников.

Органические полупроводники на основе проводящих пластиков вместо кремния имеют множество потенциальных применений, включая цифровые дисплеи, солнечные элементы, светодиоды, датчики и устройства для хранения энергии. Для повышения проводимости и модификации свойств полупроводников обычно используются так называемые допанты - добавки, облегчающие движение электрических зарядов.

Новый метод, разработанный исследователями, использует воздух в качестве основного допанта, активируемого светом. Этот простой, доступный и экологически чистый подход может значительно повлиять на способы легирования органических полупроводников, открывая путь к более дешевой и устойчивой электронике будущего.

Революционная 3D-печать стеклянной оптики на кончике оптоволокна.

Исследователи из Королевского технологического института (KTH) в Стокгольме, Швеция, впервые в истории произвели 3D-печать микрооптических структур из силикатного стекла на кончике оптоволоконного кабеля. Эта инновация, описанная в журнале ACS Nano, может открыть путь к более быстрому интернету, улучшенной связи, а также к разработке миниатюрных датчиков и систем визуализации.

Интеграция оптических устройств из силикатного стекла с оптоволокном позволяет реализовать множество инноваций, включая более чувствительные удаленные датчики для экологии и здравоохранения. Кроме того, эта технология печати может оказаться ценной для производства фармацевтических препаратов и химических веществ.

В отличие от других методов, новый процесс начинается с материала, не содержащего углерод, что позволяет избежать высоких температур, которые могут повредить чувствительные покрытия оптоволокна. Исследователи продемонстрировали датчик показателя преломления из стекла, который оказался более стойким, чем стандартный датчик на основе полимера.

Глубокое обучение улучшает качество изображений в камерах с металинзами.

Исследователи разработали новый подход, использующий искусственный интеллект для превращения низкокачественных изображений в высококачественные, что может сделать камеры с металинзами пригодными для широкого спектра задач визуализации, включая сложные микроскопические приложения и мобильные устройства.

Металинзы - это ультратонкие оптические устройства, которые используют наноструктуры для манипулирования светом. Хотя их компактные размеры могут потенциально обеспечить чрезвычайно компактные и легкие камеры без традиционных оптических линз, до сих пбыло трудно достичь необходимого качества изображения с этими оптическими компонентами.

Исследователи из Юго-Восточного университета в Китае применили глубокое обучение, а именно многомасштабную сверточную нейронную сеть, для улучшения разрешения, контраста и искажений изображений, полученных с помощью небольшой камеры, интегрированной с металинзой. Это позволяет преодолеть ограничения качества изображения, присущие камерам с металинзами, и открывает путь к их использованию в портативной потребительской электронике и специализированных приложениях визуализации.

Как программируемые поверхности меняют связь и позиционирование.

Инженеры из Университета Глазго и их коллеги из Великобритании и Австралии добились значительного прогресса в разработке новой беспроводной технологии, которая может точно определять местоположение людей и объектов внутри зданий. Эта технология, основанная на программируемых интеллектуальных поверхностях (RIS), открывает широкие возможности для улучшения навигации, связи и экстренных служб в помещениях.

Традиционные технологии позиционирования, такие как GPS, работают плохо внутри зданий из-за ослабления и искажения сигналов. Но новая разработка с использованием RIS может решить эту проблему.

RIS представляют собой программируемые поверхности, которые могут манипулировать беспроводными сигналами, перенаправляя, отражая и фокусируя их. Когда такие поверхности размещаются на стенах и потолках, они могут значительно улучшить производительность беспроводной связи внутри помещений.

Исследователи из Университета Глазго протестировали прототип RIS размером 1,3 метра и показали, что он способен определять местоположение приёмника беспроводного сигнала с точностью 82,4%. Это открывает множество возможностей, от помощи экстренным службам в поиске людей в задымлённых зданиях до навигации для слепых и слабовидящих.

Кроме того, RIS могут улучшить качество мобильной связи внутри помещений, направляя сигналы прямо на антенны телефонов, независимо от их местоположения.

Неожиданная магнитность кремниевого никеля: новые возможности для электроники.

Никелевый моносилицид (NiSi) широко используется в полупроводниковой промышленности для соединения транзисторов в микросхемах. Недавно учёные обнаружили, что этот материал обладает неожиданными магнитными свойствами, которые могут открыть новые возможности для создания быстрой и надёжной электроники на основе магнетизма.

Ранее теоретические расчёты ошибочно предсказывали, что NiSi не является магнитным. Однако новое исследование с использованием нейтронного рассеяния показало, что в NiSi существует особая форма магнитного упорядочения.

Магнетизм в NiSi возникает из-за магнитных моментов (своего рода "магнитных стрелок") соседних атомов никеля, которые в основном направлены в противоположные стороны, но с небольшим общим наклоном. Это магнитное упорядочение сохраняется при температурах значительно выше рабочих температур электроники и может быть переключено небольшими магнитными полями.

Поскольку NiSi широко используется в полупроводниковой промышленности, эта новая магнитность может быть интегрирована в существующие технологии производства микросхем. Учёные предполагают, что использование магнитных свойств NiSi позволит создавать более быстрые и надёжные компьютеры и устройства компьютерной памяти.

_________________________________________________________

Спасибо Вам за чтение, надеюсь Вам понравилась! Ставьте Ваши реакции, пишите комментарии, расскажите, какая новость вас больше всего заинтересовала. Не забывайте подписываться, если вы ещё не подписались, а также поддержите нас на Бусти, там будут эксклюзивные материалы и ранний доступ ко всем регулярным материала и роликам. Заранее спасибо!