Новости мира

Метод плавки железа, источником энергии для которого служит Солнце, изобрел профессор Университета Джорджа Вашингтона Стюарт Лихт со своим коллегой Ваном Баохуем из Северо-Восточного университета в Дацине (Китай), сообщает CNews.

Как известно, до сих пор основным методом получения железа остается плавление железной  руды в доменных печах при температурах свыше 2000°C. При этом в атмосферу Земли ежегодно выбрасывается 6,8 трлн тонн углекислого газа. Но авторам нового метода удалось исключить выброс CO2. Для инновационного получения железа был разработан термо-электрохимический процесс (STEP). Ученые показали, что железную руду, будь то гематит (Fe2O3) или магнетит (Fe3O4) можно плавить в растворе карбоната лития при более низких температурах — порядка 800°C. Такой температуры возможно достичь, фокусируя солнечные лучи.

Ученые предлагают затем расщеплять расплав на ионы железа и кислорода, используя электрический ток, полученный от солнечных батарей. Таким образом ионы железа и кислорода будут оседать на электродах, а углекислый газ не будет загрязнять атмосферу. «Это позволит размещать сталеплавильные заводы в новых географических положениях, в том числе близко к крупным городам и в районах с солнечным климатом», — пояснил Лихт. Новый метод плавки железа не требует затрат на электроэнергию — наличие солнечного света позволяет плавить руду и расщеплять расплав на ионы. «Если STEP-процесс удастся реализовать в промышленных масштабах, его ждет достойное будущее», — пояснил Нил Вудбери, эксперт по возобновляемым источникам энергии из Университета Аризоны.

По сути, учеными впервые изобретен преобразователь солнечной энергии со стопроцентным КПД: свет нагревает расплав, а та часть энергии, которую удается преобразовать в ток фотоэлектрическим методом, идет на электролиз. По оценкам, применение технологии STEP позволит снизить объемы выбрасываемых парниковых газов на четверть.

Ученые из Университета Питтсбурга, информирует CNews.ru,  разработали имплантируемый нейронный интерфейс, который можно подключать непосредственно к отдельным нейронам. Технология основана на сверхтонком углеродном волокне, покрытом химическими веществами, защищающими нейроинтерфейс от отторжения мозгом человека.

Крошечную нить около 7 мкм в диаметре можно подсоединить к отдельному нейрону. В перспективе подобный нейроинтерфейс позволит совместить электронные устройства непосредственно с нервной системой человека. Причем уровень отдельных нейронов предполагает фактически неограниченные возможности: от «оживления» парализованных конечностей, до управления сложными машинами, которые в буквальном смысле станут продолжением человеческого тела.

Ученые хотят создать нейроинтерфейс, способный без проблем отработать в теле человека на протяжении 70 лет. Для этого необходимо подобрать материал, десятилетиями сохраняющий функциональность и не отторгаемый иммунной системой. Для решения этой проблемы американские ученые изготовили комплексный композитный электрод, состоящий из углеволоконного сердечника, тонкопленочного покрытия из поли-пара-ксилилена и поли-тиофена. В результате удалось создать имплантат, на порядок меньший, чем современные электроды для записи нейронной активности. Более того, новый интерфейс лучше совместим с мозговой тканью: вызывает меньше механических повреждений и иммунных реакций.

В настоящее время ведутся испытания нового нейроинтерфейса на крысах. Опыты уже показывают перспективность технологии, в частности не наблюдается никаких долгосрочных изменений нервной ткани и деградации имплантатов. Также нейроинтерфейс позволяет считывать сигналы с непревзойденной избирательностью, что очень важно для, например, высокоточного управления протезами.

Исследователи из Университета Миссури, сообщает CNews.ru, разработали новое программное обеспечение, которое позволяет с помощью смартфонов определить точное местоположение удаленных объектов, а также контролировать их скорость и направление движения. Таким образом, благодаря технологиям GPS и визуализации можно интегрировать смартфоны в боевые тактические сети, а также использовать мобильные устройства для отслеживания передвижения спортсменов, животных в заповедниках и множестве других областей.

Прежде всего, разработчики надеются, что их программное обеспечение привлечет внимание военных, которые давно ищут способ интегрировать популярные у солдат смартфоны в боевую систему управления.

Приложение позволяет определить координаты цели, просто поймав ее в объектив встроенной видеокамеры смартфона. Есть три режима работы. Так, если размер цели известен (например, это танк), то для определения координат достаточно одного фотоснимка. Программное обеспечение быстро вычисляет широту и долготу цели с помощью приемника GPS и компаса, встроенных в смартфон. Расстояние до цели определяется сравнением размера цели на изображении с известными реальными размерами объекта.

Второй режим предназначен для определения координат цели неизвестного размера, например, строения. В таком случае программное обеспечение использует два изображения, сделанные под разными углами, и проводит триангуляцию; смартфон может высчитать скорость и направление движущейся цели – для этого достаточно снять ее на видео.

Благодаря новому приложению, солдаты смогут быстро определить координаты цели, и навести на нее артиллерию или авиацию. Кроме того, подобное приложение можно использовать и в других областях, где необходимо быстро определить местоположение того или иного объекта, например, при розыске преступника.

Открытие графена – материала, обладающего неожиданно высокой прочностью, толщиной всего в один атом ― положило начало активным исследованиям вокруг возможностей его использования в самых разных областях. Однако это было лишь началом. В современных технологиях возможно эффективное использование целого ряда двухмерных материалов.

Так, например, дисульфид молибдена (MoS2), как и графен, использовался в течение последних десятилетий в качестве промышленного смазочного материала. Однако его двухмерная форма была описана сравнительно недавно ― всего около года назад ― учеными из Швейцарии, после чего были выдвинуты предположения о том, что на его основе можно создать электронные схемы. А в этом году ученые из Массачусетского технологического института, работавшие над построением электронных схем из графена, успешно завершили создание электронных компонентов из MoS2. Исследователи утверждают, что использование данного материала рано или поздно приведет к появлению на рынке совершенно новых электронных приборов — от светящихся стен до очков со встроенным дисплеем.

Ученые Ван и Палласиос, сообщает CNews.ru, сумели изготовить на основе новых материалов ряд основных электронных компонентов: инвертор для переключения входного напряжения, элемент «И-НЕ», выполняющий практически любые вычислительные операции, запоминающее устройство — ключевой компонент вычислительных устройств, а также кольцевой генератор из двенадцати взаимосвязанных транзисторов, дающий точно настраиваемую электромагнитную волну на выходе.

Потенциальная область применения двухмерных материалов — это большие дисплеи телевизоров или компьютерных мониторов, где каждый пиксель управляется собственным транзистором. Толщина новых материалов — всего одна молекула, в отличие от ныне используемых кремниевых аналогов в миллионы атомов толщиной. Поэтому дисплей, изготовленный из них, будет использовать безмерно малое количество сырья, даже будучи очень большим.

В сочетании с другими 2D-материалами можно будет разработать принципиально новые виды устройств. Например, вместо использования ярких точечных источников, можно заставить всю стену светиться мягким, неярким светом. Антенны или другие части мобильных телефонов можно внедрить в тканевую основу, даже в одежду, одновременно усилив ее чувствительность. Благодаря почти полной прозрачности слоя MoS2 толщиной в одну молекулу, его можно нанести на любой другой материал. Это означает, что дисплеями из двухмерных материалов могут быть покрыты стекла очков, окна домов или офисов и т.д.

Томас Палласиос, представивший доклад о производстве сложных электронных схем из новых материалов в журнал Nano Letters, заявляет, что графен и MoS2 — это лишь первые ласточки, и область исследований двухмерных материалов будет неуклонно расширяться.

Современные автомобили пока не разговаривают с водителями — в отличие от «умной машины» KITT в телефильме «Рыцарь дорог» — а вот возможность общаться между собой по беспроводной сети у них есть. На практике это может оказаться гораздо полезнее. Тысячи водителей-добровольцев в штате Мичиган начали испытывать сетевую систему «автомобиль-автомобиль», которая поможет сделать дорожное движение безопаснее.

Министерство транспорта США, пишет CNews.ru, запустило новый проект, который продлится год и станет самым большим подобным экспериментом в реальности. В нем участвуют около 3000 легковых и грузовых автомобилей и автобусов, а проходит он в городе Энн-Арбор (штат Мичиган). Суть эксперимента — в тестировании бортовой Wi-Fi-системы, которая позволяет автомобилям обмениваться беспроводными сообщениями между собой и с приборами для управления движением. Такая система сможет предупреждать водителей о возможных столкновениях на слепых перекрестках или о транспортных средствах, покидающих зону видимости.

«Эта передовая технология предлагает реальные перспективы для повышения безопасности движения и улучшения пропускной способности дорог», – отметил в официальном заявлении секретарь Министерства транспорта США Рэй ЛаХуд.

Сетевые технологии могут статью ключевым элементом любых самоуправляемых машин, разрабатываемых в будущем. Автомобили смогут быстро реагировать на угрозы столкновений или дорожные предупреждения – предполагается, что это повысит безопасность на дорогах сильнее, чем если бы системы информировали о проблемах водителей.

«Средства связи «автомобиль-автомобиль» могут в перспективе принципиально изменить правила дорожной безопасности. Но мы должны понять, как эффективно применять такие технологии в реальных условиях?» – говорит администратор NHTSA Дэвид Стриклэнд .

Стартовавшие на днях дорожные испытания — это второй этап правительственного проекта «Безопасность водителя». NHTSA планирует в течение года собирать данные эксперимента, после чего, возможно, примет решение о распространении таких технологий безопасности на большее количество автомобилей в США.

Согласно официальному заявлению, 90% испытавших эту технологию в рамках проекта Министерства транспорта хотят, чтобы подобные средства безопасности были установлены в их личных машинах.

Эволюция цифровой электроники – это история миниатюризации. От каждого последующего поколения устройств требуется меньше занимаемого места и меньше энергии, затрачиваемой для решения тех же задач. Но несмотря на то, что внутри любого современного смартфона, умещающегося на ладони, уже находятся высокоскоростные процессоры, текущий способ хранения данных имеет функциональное технологическое ограничение. Хранить цифровую информацию на магнитных накопителях слишком ненадежно, особенно, когда внутри прибора мало места. Поэтому, единственный путь для поддержания темпа технологической революции, когда компьютеры обязаны становиться все быстрее и миниатюрнее, – это привлечение технологий спинтроники.

Спинтроника использует спин электрона – это загадочное свойство отрицательно заряженной частицы. Физическую природу спина пока еще никто не сумел объяснить. Однако теперь ей найдено применение – запись и считывание информации. Для мобилизации этой технологии ученым осталось только понять, как именно управлять спином, чтобы он стал надежным носителем компьютерного кода. Ученые кафедры энергетики Брукхейвенской Национальной лаборатории сумели точно измерить ключевой параметр электронного взаимодействия — неадиабатический спиновый момент, который необходим для дальнейшего развития устройств на принципах спинтроники, сообщает CNews.ru.

«До сих пор никто не мог измерить спиновый момент достаточно точно для подробного сравнения экспериментальных данных с математической моделью, — говорит Юмей Джоу из Брукхейвенской лаборатории физики. — Мы по-настоящему продвинулись в фундаментальном понимании того, что будет иметь непосредственное значение для создания электронных устройств».

Большинство современных технологий не в состоянии в полной мере использовать свойства электрона. Одно из них — параметр, известный как направление спина, в спинтронике может стать важным для повышения величины средней плотности хранения и передачи информации. Но, как засвидетельствует любой ученый, критична не только плотность данных, но и скорость их обработки.

Исследователям удалось придумать новую систему датчиков осязания, пишет CNews.ru. Эта технология может быть использована, например, при поиске и спасении людей в горящих зданиях, в бытовой технике, в хирургии. Принцип действия датчиков разработан на основе наблюдения за обыкновенными крысами и этрусскими землеройками.

Сенсорные системы, которые воспроизводят осязание, интенсивно разрабатываются в современной робототехнике. Но до сих пор эти сенсоры пытались продублировать наиболее очевидный для нас способ осязания — с помощью пальцев. Но пальцы — это отнюдь не самый идеальный инструмент для искусственного осязания. Искусственные пальцы роботов имеют большие проблемы с износом. Да и в природе есть гораздо лучший прототип, гораздо более чувствительное и характерное почти для всех млекопитающих устройство — усы. Кстати, человек, это чуть ли не единственный вид живых существ, у которого нет датчиков-усов. Вернее, он были, но в эволюционном развитии стали больше не нужны.

Ученые разработали не только искусственные усы, но и роботов, подобных грызунам и способных передвигаться на ощупь. Испытания показали, что такие датчики действительно дают определенное преимущество по сравнению с другими подходами.

«Для начала мы должны были понять, как именно млекопитающие используют усы. Около трети проекта занимало исследование, посвященное поведенческой неврологии, в том числе съемке крыс и землероек высокоскоростными камерами с одновременным наблюдением за их нейронной активностью», — говорит Тони Прескотт, профессор из Шеффилдского университета и координатор проекта.

Затем исследовательская команда попыталась воспроизвести вибриссу в искусственной системе. Принцип ее действия — измерение вибрации у самого основания усов, вызванной соприкосновением с поверхностью. Миниатюрные двигатели позволяют отдельным усикам или их группам перемещаться и соприкасаться с объектами так же, как это делают грызуны. Последующая программная обработка определяет тип поверхности, с которой соприкоснулись вибриссы — например, гладкая она или шероховатая, ровная или нет. Можно даже понять движется ли объект, с которым произошло соприкосновение.

Применение такого подхода в робототехнике значительно повышает точность и эффективность устройств. Кроме того, они гораздо более надежны. Чувствительный компонент в «пальцевом» устройстве непосредственно соприкасается с окружающей средой и может быть поврежден. Искусственные усы же, как и их природные аналоги, продолжают функционировать даже будучи сломанными, поскольку их электронные компоненты не контактируют с внешними объектами.

В быту датчики можно будет применять в пылесосах, дабы обеспечить эффективную очистку в зависимости от типа поверхности. В медицине подобные сенсоры могут выявлять различные типы плохо видимых тканей или костей во время операции. Роботы могут использоваться и для помощи пожарным в поиске людей в задымленных зданиях, а также для контроля качества на производствах.

Исследователи из Университета северной Каролины создали электрические провода, которые можно сделать в 8 раз длиннее, просто растянув, информирует CNews.ru. Разумеется, даже после многократного растягивания провода продолжают функционировать.

Изобретение открывает широкие перспективы для производителей электроники: «резиновые» провода можно использовать повсеместно: от наушников до «умной» одежды со вшитыми микросхемами.

Для изготовления проводов ученые использовали тонкую трубку из очень эластичного полимера, заполненную жидким сплавом галлия и индия, которые являются эффективными электропроводниками.

Предыдущие попытки создать эластичные провода простым путем вложения плетенки из металлических проводов в упругие полимеры не принесли результатов. Все, чего удавалось добиться инженерам, – это неудачные компромиссы между прочностью и эластичностью.

Новый провод сохраняет свойства отдельных материалов, другими словами, сочетает высокую прочность и отличную электропроводность. При этом производство новых проводов не требует сложных технологических процессов и обходится относительно дешево. Однако перед массовым выпуском электроники на основе новых проводов необходимо решить одну проблему – минимизировать утечку металлов при обрыве провода.

Инженеры немецкого аэрокосмического центра DLR и НАСА планируют кардинально снизить шум от работающих винтов вертолета, сообщает CNews.ru. В настоящее время специалисты крупнейших аэрокосмических центров приступили к детальному изучению причин возникновения шума на лопастях винтокрылых машин.

«Моя специальность в DLR — это оптическая технология измерения потоков жидкости, — говорит руководитель «вертолетного» отделения DLR Маркус Раффель (Markus Raffel). – Я могу точно сказать, что почти весь шум, который вы слышите от пролетающего вертолета, вызван отрывом вихрей на концах лопастей винта».

Исследователи располагают тестовым стендом с моделью винта, разработанной специалистами Рейнско-Вестфальского технического университета Ахена, семью высокоскоростными камерами, лазерами и мощными светоизлучающими диодами, которые делают вихри видимыми.

Особенностью является одновременное использование трех различных оптических методов измерений, что позволяет записать плотность вихрей, направление их скорости и деформацию лопастей. Благодаря новейшим высокоскоростным камерам со скоростью съемки более 5000 кадров в секунду можно снимать постоянно меняющиеся турбулентные потоки и видеть все этапы их эволюции.

Ученые уже понимают некоторые механизмы образования шума. Снижение давления на верхней части лопасти заставляет воздух подниматься вверх и вызывает образование вихря. Затем лезвие лопасти отбрасывает вихрь вниз и, когда другие лопасти сталкиваются с этими вихрями, получается громкий пульсирующий шум, характерный стрекот вертолетов.

Ученые надеются, что, как и в медицине, многочисленные наблюдения помогут поставить правильный диагноз и решить проблему. Устранение или нейтрализация вихрей на лопастях вертолета позволит не только снизить шум от винтокрылого транспорта, который часто летает над жилыми районами, но и решит ряд других проблем. В частности, вихри являются причиной пыльных или снежных «водоворотов», которые мешают пилотам во время взлета или посадки.

«Limousine mit Holzofen eingebaut» (седан со встроенной дровяной печью) – такая запись с некоторых пор имеется в документах на машину, официально выданных жителю пригорода Цюриха. Молодой швейцарец Паскаль Прокоп (Pascal Prokop), оснастивший свой старенький автомобиль примитивным обогревателем вместо переднего пассажирского сиденья, в нынешней морозной атмосфере мгновенно прославился на весь мир.

Как выведал из первых рук швейцарский сайт 20 Minuten Online, установить дровяную печь в универсале Volvo 240 машиниста маневрового локомотива вынудила суровая необходимость: «Когда я сильно устаю или выпиваю слишком много, мне хочется спать в машине», – объяснил Прокоп, напомнив, что нетрезвого водителя в заведённом автомобиле могут привлечь к уголовной ответственности.

Официальное разрешение местное управление дорожного движения выдало Паскалю далеко не сразу, к тому же водителю запретили растапливать печь во время движения по улицам, а любопытные полицейские останавливают Volvo на каждом шагу. Но Прокоп, очевидно, не унывает.