Статья любезно предоставлена автором, Олегом Львовичем Фиговским
Россия сегодня стоит перед вызовом; этот вызов – так называемая новая «технологическая волна», т.е. усиление в социально-экономическом развитии роли инноваций, которые обесценивают многие традиционные факторы роста. Эта волна по прогнозам ожидает развитые страны уже к 2015 году, и в течение нескольких лет будет в значительной степени обновлена большая часть используемых технологий - во всех сферах не только экономики, но и социальной жизни. Cтраны, которые окажутся не готовы к этой волне, будут отброшены на периферию мирового развития.
Именно поэтому следует уделить повышенное внимание новым технологиям, и прежде всего, нанотехнологиям. Интерес к нанотехнологиям в ведущих индустриальных странах продолжает расти. За последние десять лет в Соединённых Штатах в разы увеличилось государственное финансирование научных исследований в этой области, выросло число научных публикаций, продолжает увеличиваться количество людей, занятых в нанотехнологиях. Кроме того, бурно развивается рынок конечной нанотехнологической продукции, рост которого в США достигает до 30 процентов в год. Так, в энергетике применение нанотехнологий постоянно расширяется. В частности, новое открытие швейцарских ученых позволяет повысить эффективность фотоэлектрохимических ячеек и даёт возможность производить более дешевое водородное топливо. Обычно процесс включает в себя использование светочувствительных полупроводниковых материалов, таких как оксид меди, для обеспечения реакций, необходимых для выработки топлива. Хотя это очень дешевая технология, она сталкивается с серьезным препятствием – оксид меди, помещенный в воду, очень неустойчив к воздействию света. Исследование, проведенное Адрианой Парамчино (Adriana Paracchino) и Елияхом Тимсеном (Elijah Thimsen), решает эту проблему, с помощью покрытия полупроводника тонким слоем атомов. Под руководством профессора Майкла Гратзела (Michael Gratzel) из Швейцарского федерального института технологий Лозанны, ученым удалось объединить две технологии, используемые современной промышленностью и применить их для производства дешевого водорода. Новая технология позволяет надежно защитить оксид меди от контакта с водой. Преимуществ множество: оксида меди много и он недорог, защитный слой полностью непроницаемым вне зависимости от формы поверхности (она может быть шероховатой для максимальной эффективности), но главное – процесс может быть легко расширен до промышленного масштаба. Суть ноу-хау заключается в наращивании на поверхности оксида меди слоев оксида цинка и оксида титана в один атом толщиной. Используя технику ALD, ученые смогли выдерживать толщину защитного слоя с точностью до одного атома по всей поверхности полупроводника. Это гарантирует стабильную эффективность производства водорода.
Исследователи из Технологического института Джорджии нашли способ улавливания и сбора энергии, исходящей из радио и телевизионных передатчиков, сотовых сетей и спутниковых коммуникационных систем. Сбор этой энергии может обеспечить питанием такие устройства, как беспроводные сенсоры, микропроцессоры и передатчики связи. Руководитель эксперимента профессор Манос Тентзерис говорит о данной разработке следующим образом: «Нас окружает большое количество электромагнитной энергии в радиодиапазоне, однако никто не мог заставить её на себя работать. Наша группа использует ультра-широкополосную антенну для эффективного улавливания энергии в самом широком спектре частот». Подходящими источниками энергии для этого устройства служит огромное количество типов устройств – от транслятора FM-радио до радара. Улавливатель электромагнитных волн способен «фильтровать» эфир в диапазоне частот от 100 МГц до 15 ГГц; собранная энергия хранится в конденсаторах или батареях. Эксперименты, проведённые с волнами телевизионного транслирования в одном километре от источника, показали, что используемое устройство (они задействовали датчик температуры) вполне работоспособно. Команда учёных планирует, что собираемая энергия сможет питать устройства, потребляющие до 50 милливатт. Сейчас планируется демонстрация работы микроконтроллера, питающегося «энергией из эфира».
В настоящее время не существует идеального метода для непрерывного обеспечения энергией вживляемых медицинских электронных микросистем. Батареи кардиоводителя, к примеру, подлежат замене раз в восемь лет, что требует сложного и дорогого хирургического вмешательства. Группа ученых из Отдела проектирования микросистем (Department of Microsystems Engineering, IMTEK) который является подразделением Фрайбургского университета в Германии, возглавляемая доктором Свеном Керценмахером (Dr. Sven Kerzenmacher) и состоящая из инженеров, химиков и биологов, разрабатывает миниатюрные топливные элементы, превращающие глюкозу в электричество с помощью катализаторов, в основе которых находятся благородные металлы, такие как платина. Благородные металлы являются весьма подходящими для использования в имплантируемых системах благодаря их стабильности, низкой окисляемости и тому, что большинство из них не отторгается человеческим организмом. Такие топливные элементы вырабатывают электричество благодаря тому, что на поверхности катализатора происходит электрохимическая реакция окисления глюкозы, в которой участвует также кислород, находящийся в крови человека. Собственно топливные элементы представляют собой тончайшую пленку, нанесенную прямо на поверхность имплантируемого устройства. Используемые платина и другие благородные металлы не чувствительны к нежелательным для них химическим реакциям, таким как гидролиз и окисление, которые происходят внутри организма человека.
Потребность в легких, компактных и обладающих высоким КПД устройствах для хранения энергии огромна и проявляется в различных областях от персональной электроники до гибридных автомобилей. В частности весьма остро стоит проблема улучшения свойств электродов для электрохимических конденсаторов высокой удельной плотности энергии (суперконденсаторов). Недавно был предложен принципиально новый тип электродного материала на основе двуслойных нанотрубок, причем оба их слоя состоят из оксидов различных металлов (снаружи – MnO2, изнутри – Co3O4). При этом требуется прозрачность оболочки для ионов из электролита, чтобы материал ядра тоже мог вносить свой вклад в запасание энергии. Для уменьшения “мертвого объема” нанонить подсоединяется непосредственно к коллектору электронов. Для получения описанного материала сначала формируется массив нанотрубок из оксида кобальта непосредственно на поверхности пластины из нержавеющей стали, играющей роль коллектора электронов. Формирование второго слоя (диоксида марганца) проводится по весьма необычной технологии: сначала поверхность нанотрубок покрывается пиролитическим углеродом, а затем он окисляется марганцовкой с осаждением MnO2 на поверхность Co3O4. Подобная технология позволяет достигнуть емкости в 480 Ф/г при возможности зарядки/ разрядки на 56% за 7 секунд и потере емкости 2,7% за 5000 циклов. Для сравнения, обычный массив нанотрубок Co3O4 деградировал за 5000 циклов на 17,4%, а гибридный материал из УНТ и MnO2 показывал емкость всего лишь порядка 100-200 Ф/г.
Европейский самолётостроительный концерн EADS представил концепцию экологически безвредного, бесшумного пассажирского лайнера, который летает только за счёт электричества. Проект VoltAir демонстрировался на только что завершившемся авиасалоне в Ле Бурже на одном стенде с футуристическим самолётом-ракетой. Последний может показаться более интересной идеей EADS, зато VoltAir реальнее довести до стадии коммерческого производства. Сделать это планируется к 2035 году.
Суть VoltAir заключается в замене традиционных турбовентиляторных двигателей на один мощный толкающий винт в кольцевом обтекателе, расположенный в хвостовой части. Он должен быть сдвоенным и соосным – как у вертолётов без рулевого винта. Эффективность нового двигателя планируется повысить путём замены материала для обмотки ротора: вместо меди будут использоваться высокотемпературные сверхпроводники. Они же пойдут на электропроводку, а охлаждать их можно будет жидким азотом. В результате удельная мощность достигнет 7-8 кВт/кг, что сопоставимо с нынешними топливными моторами для пассажирских самолётов. Ещё одна инновация – литий-воздушные батареи, которые разрабатываются для замены привычных литий-ионных аккумуляторов. Как следует из их названия, они используют воздух – точнее, атмосферный кислород – для окисления лития на катоде. Такая батарея способна вырабатывать 1 кВт•ч на килограмм веса. Конструкторы VoltAir смонтировали аккумуляторную систему в грузовом отсеке, чтобы обслуживающий персонал не тратил время на многочасовую подзарядку, а просто поменял выдохшиеся батареи на предварительно заряженные.
Инженеры испанской компании Baolab Microsystems разработали наноразмерный трехмерный цифровой компас, которы может быть встроен непосредственно в чипы CMOS-микросхем. Трехмерные компасы, твердотельные гироскопы, нашли широкое применения в технологиях изготовления смартфонов и других мобильных устройств. Эти устройства, в большинстве случаев, выполнены в виде отдельных независимых микросхем и используют магниторезистивные материалы или датчики на основе эффекта Холла, объединенные с концентраторами магнитного поля, что позволяет с их помощью определять направление магнитного поля Земли. Представители Baolab Microsystems утверждают, что в отличие от других типов трехмерных компасов, они изготовили микроэлектромеханическую систему (microelectromechanical systems, MEMS) функционирующую благодаря силам Лоренца. Новое устройство получило название 3D Digital NanoCompass. В интервью издательству The Engineer, Найджел Дрю (Nigel Drew), технический представитель в Baolab Microsystems, рассказал: "Основное отличие разработанного нами устройства от существующих подобных устройств, это то, что его без проблем можно изготавливать вместе с чипом микросхемы. Все остальные устройства сторонних изготовителей являются отдельными устройствами или с трудом интегрируются в микросхему, требуя установки отдельно от кристалла магнитного датчика. А это в отрицательную сторону сказывается как на надежности электронного узла, так и на его стоимости".
"Фундаментальной вещью, реализованной нами, является то, что мы разработали технологию изготовления MEMS-устройств, таких как наш компас, используя стандартные маски и оборудование. Таким образом, производителям микросхем даже нет надобности вносить изменения в существующие технологические процессы". Найджел Дрю пояснил, что простота изготовления, и как следствие низкая стоимость таких устройств означает, что в будущем практически все смартфоны, планшетные компьютеры и другие мобильные телефоны будут иметь этот узел, что расширит их возможности. Так же, такие устройства могут стать основой для нового спортивного оборудования, навигационных систем и камер, реализующих функцию дополненной реальности. Первые технологические образцы микросхемы BLBC3-D, внутри которой будет заключено устройство NanoCompass будут доступны для разработчиков электронных микросхем и приборов, совместно с многофункциональным отладочным комплектом.
Американский коллектив ученых предлагает печатный метод изготовления трехмерных структур «nanotransfer printing». Электромагнитная волна, распространяющаяся в метаматериале, имеет противоположно направленные вектор Пойнтинга (связывается с переносом энергии) и волновой вектор (связывается с направлением распространения электромагнитной волны). Диэлектрическая и магнитная проницаемости в определенном частотном диапазоне принимают отрицательные значения. Примером материала с отрицательным показателем преломления в ближнем ИК диапазоне являются чередующиеся слои «металл-диэлектрик-металл» общей толщиной порядка 100 нм со сквозными отверстиями размерами от 100 до 500 нм и периодом порядка 500 нм, изготовленные методом ионно-лучевой литографии. Достоинством метода является его прекрасная разрешающая способность в микрометровом диапазоне вплоть до 0.01-0.02 мкм, что хорошо согласуется с параметрами рельефа структуры. Однако медленная скорость формирования рельефа и сложность технологического процесса, который необходимо повторять каждый раз для получения нового образца, затрудняют производство таких структур, в особенности, если их размеры достаточно велики.
В работе была получена 11-ти слойная структура площадью 6,5 см2 со сквозными отверстиями, эффективный показатель преломления Re(n) = -7 на длине волны излучения 2,4 мкм. Сначала необходимо изготовить шаблон-печать, который в дальнейшем может быть многократно использован для нанесения (печати) желаемой структуры на подложку. Для изготовления шаблона используется метод литографии (soft nanoimprint lithography), с помощью которого формируют рельеф на кремниевой заготовке. Глубина протравленных в кремниевой заготовке отверстий – 1 мкм, период структуры 850 нм. Когда шаблон готов, на него методом электронно-лучевого напыления из газовой фазы (electron beam evaporation, physical vapor deposition) наносятся слои Ag (30 нм) и MgF2 (50 нм), в общей сложности 11 чередующихся слоев толщиной 430 нм. Толщина наносимого слоя из Ag и MgF2 меньше глубины отверстий в шаблоне и напыляемые материалы оседают преимущественно на верхней плоской поверхности шаблона, хотя небольшая часть может осесть на стенках отверстий. Для облегчения процесса печати к напыленной структуре прикладывается слой папиросной бумаги, которая пропитывается 5% раствором плавиковой кислоты. Затем на шаблон прикладывается подложка из полидиметилсилоксана (polydimethylsiloxane, PDMS): на подложке делается «оттиск» чередующихся «продырявленных» слоев серебра и фторида магния – структуры с отрицательным показателем преломления. При необходимости напечатанную структуру можно перенести на другую подложку. Остатки материала удаляются из шаблона, чтобы подготовить его к очередному кругу печати. В отличие от литографии, достоинством предложенной технологии являются низкие рабочие температуры и отсутствие тепловой и химической деградации материала, а также возможность печати на подложках большой площади.
В американской компании Applied Materials научились наносить слои диэлектрика толщиной в один атом каждый, чтобы получался 22-нанометровый чип с транзистором. Нанотранзистор, сконструированный специалистами Applied Materials, состоит из трёх слоёв: кремниевой основы, проводящего слоя диоксида кремния и изолирующего слоя оксида гафния, содержащего атомы азота. Поскольку от диэлектрика зависит способность транзистора контролировать прохождение электронов, а толщина этого слоя составляет всего 2 нм, инженеры предложили поатомное распределение материала. В целях защиты изделия от посторонних включений, которые содержатся в воздухе, процедура проводится в вакуумной камере. Такой подход, получивший название Centura Integrated Gate Stack, позволяет ускорить прохождение заряженных частиц через транзистор на 10%. Это, в конечном счете, приводит к более быстрой работе микропроцессора или графического чипа с таким транзистором, а также к экономии энергии.
Новый вид водородных топливных элементов, использующих энергию микроорганизмов, был использован исследователями для придания экспериментальному подводному аппарату переменной плавучести. Этот подводный аппарат представляет собой автономный датчик с электронной начинкой, который может в установленные моменты времени погрузиться на определенную глубину, опуститься на дно океана или всплыть на поверхность. Для управления плавучестью этого устройства используется водород, который является продуктом жизнедеятельности микроорганизмов определенного типа. Научно-исследовательская лаборатория ВМФ США (Naval Research Laboratory) назвала это устройство Zero Power Ballast Control из-за того, что для его перемещения в водной среде не требуется наличия любого источника энергии. В недавно проведенных испытаниях, проходивших неподалеку от берегов Таиланда, данная технология использовалась для перемещений батитермографа, общераспространенного датчика, который измеряет температуру воды и ее давление на различной глубине. Цилиндрический датчик состоит из двух отсеков: верхнего, в котором находится вся электроника и управляющие клапаны, и нижнего, в котором находится растущая колония микроорганизмов. Микроорганизмы вырабатывают достаточное количество водорода, которого хватает, что бы обеспечить топливом водородные топливные элементы, приводящие в действие всю электронную начинку датчика, так же вырабатываемого водорода достаточно для того, что бы вытеснить воду из объема нижнего отсека, придав устройству положительную плавучесть. Такая технология подводных датчиков может использоваться в паре не только батитермографами, но и с любым типом измерительной техники. Поэтому и область применения этой технологии достаточно широка, как и в военной, так и в гражданской областях. Обнаружение подводных лодок, мин, метеорологические, океанографические исследования – это только самые очевидные области использования новой технологии из весьма широкого ряда.
Учёным из Стэнфордского университета (США), проводившим исследования под руководством профессора Филипа Вонга (Philip Wong), удалось получить образцы ячеек памяти, в которых роль электродов играют углеродные нанотрубки. Исследователи экспериментировали с резистивной памятью с произвольным доступом (RRAM) и памятью с изменяемым фазовым состоянием (PCM). Оба типа энергонезависимой памяти рассматриваются в качестве потенциальной альтернативы флеш-накопителям. Микросхемы RRAM и PCM, как ожидается, смогут обеспечить более высокие скорости передачи данных и меньшее энергопотребление. В тестовых ячейках RRAM размером 6×6 нанометров используются два перекрещивающихся слоя углеродных нанотрубок, разделённых слоем оксида алюминия. Для изменения состояния памяти прикладывается внешнее напряжение (около 10 В, сила тока – менее 10 микроампер). Экспериментальная PCM-ячейка имеет площадь 2,5 квадратных нанометра. Переключение между логическим нулём и единицей происходит за счёт изменения фазового состояния материала памяти (достаточно силы тока в 1,4 микроампера). В одной из этих фаз вещество носителя представляет собой непроводящий аморфный материал, а в другой — кристаллический проводник. Результаты исследования говорят о том, что применение углеродных нанотрубок позволяет уменьшить размеры ячеек памяти до нескольких нанометров – а значит, существенно повысить плотность хранения информации.
Новая передовая технология памяти ReRAM, разработанная компанией Samsung, использует в качестве материала, изменяющего сопротивление, асимметричную двухслойную пленку Ta2O5-x/TaO2-x в отличие от других технологий, в которых применяется пленка из материала Ta2O5. Использование двух слоев разных материалов позволяет ограничить диапазон изменения удельного сопротивления материала. Так же для изменения сопротивления нового материала происходит при существенно меньшем значении протекающего через него электрического тока. Это, в свою очередь, позволяет уменьшить расход энергии, увеличить число циклов перезаписи до триллиона раз и обеспечивает высокую скорость записи информации в память нового типа. Естественно, имея ресурс в миллион раз превышающий ресурс современной flash-памяти, новая память может стать основой для быстрых и недорогих устройств хранения информации большой емкости. А высокая скорость записи информации, составляющая всего 10 нс, позволяет использовать эту перспективнейшую технологию вместо обычной динамической оперативной памяти.
Решая проблему создания электроники, совместимой с человеческим организмом, исследователи из университета Северной Каролины разработали устройство хранения данных, компьютерную память, обладающую консистенцией и физическими свойствами желе. "Наше устройство хранения данных является мягким, гибким и чрезвычайно хорошо функционирует во влажной окружающей среде, к примеру, внутри человеческого мозга" - рассказывает доктор Майкл Дики (Dr. Michael Dickey), один из ученых, приложивших свои усилия к созданию нового типа памяти. Мягкость устройства обеспечивается тем, что оно состоит из коллоидного токопроводящего гелевого состава. Внутри геля заключены проводники из сплава металлов галлия и индия, который может переключаться из проводящего состояния в непроводящее. Эти два состояния соответствуют уровням логических 1 и 0, битам информации, хранящимся в обычной памяти. Т.е. биметаллический сплав работает как мемристор, обеспечивая быстроту процесса чтения-записи данных и обеспечивая низкое энергопотребление устройства в целом. Опытный образец такой желеобразной памяти еще не оптимизирован по структуре и имеет весьма малый объем для хранения информации. Но исследователи утверждают, что достаточно просто используя разработанную ими технологию, реализовать устройства хранения данных большого объема, достаточного для работы в медицинских контрольных приборах, биологических датчика, которые работают внутри организма и, возможно, взаимодействуют с ним.
Впервые о возможности создания звуковых шапок-невидимок учёные заговорили в 2006 году. В 2008-м доктор Стивен Каммер (Steven Cummer) из университета Дюка подвёл под предположения теорию. В 2011 году инженеры университета Иллинойса (University of Illinois Urbana-Champaign) создали первую «акустическую мантию». Отражения звуковых волн от поверхности (вверху) объекта, находящегося на ней (в центре) и скрытого объекта (внизу). Видно, что картина распространения волн в присутствии «невидимки» почти не нарушается (фото Duke University). Сегодня Каммер и его коллеги создали устройство, способное прятать объект от звуковых волн в диапазоне частот, различаемых человеческим ухом (1-4 килогерца), и в воздухе. Для этого они собрали матрицу из пластиковых перфорированных панелей, составленных на определённом расстоянии друг от друга. На плоской поверхности устройство отражает падающие на него звуковые волны таким образом, будто никакой помехи на их пути нет. Так, учёные смогли спрятать за шапкой-невидимкой деревянный брусок длиной 10 сантиметров. Проще говоря, если в его сторону аукнуть, то ответного эха никогда не услышишь.
Исследователи из Кореи использовали листочки графена для получения прозрачных и легких динамиков, которые, по их словам, могут быть прикреплены к окнам или компьютерным экранам. Йонгсинг Янг (Jyongsik Jang) с соавторами из Национального Университета Сеула использовали струйную печать и технику осаждения паров для того, чтобы осадить пленку из оксида графена на подложку из поливинилиденфторида [poly(vinylidene fluoride) (PVDF)], затем оксид графена восстанавливали с образованием графеновой пленки. Новый метод является не только демонстрацией нового способа получения графеновых пленок, но демонстрацией нового варианта практического применения графена – для получения тонких прозрачных громкоговорителей. Новый тип громкоговорителя представляет собой тонкую поливинилиденфторидную пленку, размещенную между двумя электродами из графена. Динамик работает за счет того, что электрический ток вызывает пьезоэлектрические явления, которые приводят к деформации поливинилиденфторида, а деформация этой пленки способствует образованию звуковых волн. Джинию Джиянг (Jinyue Jiang), специалист по оптоэлектрическим материалам из Университета Небраски не только высоко оценивает разработанный в группе Янга акустический прибор, но и отмечает новизну метода осаждения графена. Он подчеркивает, что особая привлекательность этой методики осаждения заключается в том, что она может быть масштабирована для получения больших количеств графеновых пленок, нанесенных на субстраты различной природы, размер и форму которых можно контролировать.
Если покрыть обычный песок модифицированным оксидом графита, его способность фильтровать загрязнённую воду повышается в несколько раз. Сам по себе песок используется для очистки воды от вредных примесей более шести тысячелетий, а современные фильтры на его основе одобрены Всемирной организацией здравоохранения, рассказывает Майнак Маджумдер из австралийского Университета Монаша. Вместе с коллегами из Австралии и США он предлагает улучшить полезные свойства этой осадочной горной породы. Исследователи разработали несложный метод «укутывания» песчинок в нанолисты оксида графита, к которому присоединены тиольные группы. После обработки «сверхпесок» может улавливать в пять раз больше тяжёлых металлов и органических красителей по сравнению с обычным. А способность к абсорбции ртути возрастает шестикратно. Продолжительность действия также резко увеличивается: в экспериментах простой песок «пресытился» ртутью за 10 минут, а улучшенный продержался 50 минут. Как утверждают авторы технологии, по своим показателям она сравнима с более дорогими фильтрами на основе активированного угля. Поэтому она пригодится в бедных странах, испытывающих дефицит как питьевой воды, так и водоочистных средств.
Нынешние методы мониторинга состояния конструкций в большинстве своём основаны на визуальном осмотре специалистами. Такие процедуры затратны, медленны, трудоёмки и в некоторых случаях опасны. Особенно это касается мостов, дамб и подобных сооружений. Американские инженеры из Массачусетского технологического института (MIT) объединились с физиками Потсдамского университета (Германия) для создания автономной системы контроля зданий и сооружений. Вначале исследователи экспериментировали с силиконовой тканью, дополненной серебряными электродами. В лаборатории этот метод показал неплохие результаты, но на практике материал оказался чересчур тонким для длительного использования. Тогда было решено объединить материал на основе термопластичного эластомера и диоксида титана с электропроводящим полимером – полианилином. Появление трещины вызывает подвижки в бетоне, что приводит к деформации «заплатки» и изменению её электрической ёмкости. Раз в сутки встроенный микропроцессор посылает сигналы расположенным поблизости «заплаткам» и определяет, произошли ли перемены. Поскольку место образовавшегося повреждения можно точно обнаружить, а сигнал об этом поступает в течение 24 часов, система является чрезвычайно эффективной, считают разработчики. А, уменьшив размер «заплаток» (сейчас их длина и ширина составляют около 10 см), можно сократить расходы на эксплуатацию.
Углеродное покрытие, разработанное в Германии, уменьшает трение режущей части сельхозорудия о землю. В итоге расходы энергии на обработку одного и того же участка могут сократиться на 30%. Ежегодно германские фермеры сжигают во время «битвы за урожай» около миллиарда литров топлива. И половина его расходуется не на сами работы, а на преодоление сопротивления почвы при контакте её с плугом или бороной. Специалисты Фраунгоферовского института механики материалов (Fraunhofer IWM) взялись помочь селянам, привнеся современные технологии в древнюю профессию пахаря. Участники проекта RemBob создали оболочку для орудий на основе алмазоподобного углерода (DLC). Благодаря ей тракторы, тянущие плуги, бороны и культиваторы, могут «уменьшиться» в размерах либо работать не на полную мощность. Почва же станет менее плотной, что благоприятно скажется на урожаях. Ещё одним преимуществом технологии является повышение износостойкости фермерского оборудования. Зубцы бороны за сезон теряют около половины своего веса, и ни высококачественные стальные сплавы, ни традиционные способы защиты металла почти не помогают, говорит один из инженеров, участвующих в проекте, Мартин Хёрнер. DLC-покрытие хорошо выдерживает давление земли. Единственной проблемой является быстрая деформация стальной основы и растрескивание орудий, даже несмотря на сверхпрочную оболочку. Посему исследователи подумывают о том, чтобы поменять сталь на победит или усиленный стекловолокном пластик.
Новые бионические очки должны дать самостоятельность тем, чьё зрение настолько плохо, что они не могут ориентироваться в пространстве, в том числе и практически слепым людям – рассказывает представитель Департамента клинической неврологии, доктор Оксфордского университета Стивен Хикс (Stephen Hicks).
Внешне данное устройство выглядит как обычные очки, однако внутри оно имеет видеокамеры, систему распознания лиц, а также датчики местоположения и определения глубины. Всё перечисленное оборудование стало сейчас доступным, и инженеры Оксфорда решили объединить их в одной системе. Устройства слежения располагаются на дужках очков. Их сигнал обрабатывается при помощи небольшого компьютера, который передаёт значимую информацию об объектах на мониторы, в виде полупрозрачных стёкол. Отображаемой очками информацией может быть оптимальная дорога, или обработанный для комфортного чтения мелкий текст, или описание человека, который без данного приспособления видится как размазанное пятно. Учёные надеются, что их разработка поможет людям со зрением, ослабшим в силу преклонного возраста или иных обстоятельств. Итоговая стоимость очков будет приближена к стоимости флагманских смартфонов – около пятисот фунтов стерлингов; для сравнения, покупка и дрессировка собаки-поводыря обойдётся в 25000–30000 фунтов стерлингов.
Идея "печатать" протезы и коронки из биологически совместимых композитных материалов пришла в головы иранских учёных. Хусейн Хейроллахи из Университета имени имама Хусейна и его коллега Фарид Аббасзаде, представляющий Исламский университет Азад, считают, что современные технологии быстрого прототипирования вполне способны воспроизвести копию зуба со всеми его выступами, углами и бороздками. Во всяком случае это гораздо эффективнее, нежели современная «художественная резьба» по полимерной заготовке, считают специалисты. Для получения трёхмерной модели зуба предложено использовать компьютерную томографию конусообразным лучом (CBCT), которая уже применяется в стоматологии. Этот способ почти безопасен для пациента, поскольку доза облучения является минимальной, а качество изображения остаётся очень высоким. Завершить моделирование поможет система автоматизированного проектирования (САПР). После этого 3D-принтер изготавливает протез зуба или целой челюсти по компьютерной мерке из порошкового либо жидкого полимера, поясняют исследователи. Насколько этот процесс дешевле и проще традиционных методик, сказать сложно, потому что до испытаний дело пока не дошло.
Я думаю, что есть много достижений и у российских ученых в части промышленного освоения нанотехнологий. Поэтому один из последующих обзоров я планирую посвятить работам, представленным на конференции Нанотех`2011 (30/XI – 2/XII 2011, Казань) и на ежегодной конференции Нанотехнологического общества России (5-7/Х 2011, Санкт-Петербург).
Олег Фиговский, доктор технических наук, почетный профессор КТТУ им. Туполева и ВГАСУ, академик Европейской Академии наук, директор INRC Polymate (Израиль) и Nanotech Industries, Inc. (США), зав.кафедрой ЮНЕСКО «Зелёная химия».
Комментариев нет:
Отправить комментарий