Батареи из куриного жира
Суперконденсаторы - это устройства для накопления энергии, которые играют важную роль в переходе к возобновляемым источникам энергии. Однако многие используемые в них материалы дороги и вредны для окружающей среды. Исследователи разработали метод получения электропроводящих углеродных наноструктур из отходов куриного жира для создания более экологичных электродов для суперконденсаторов.
Сначала они использовали газовую горелку для выжимания жира из курицы. Затем растопленный жир сжигали фитильным методом, аналогично масляной лампе. Образовавшуюся сажу, содержащую углеродные наноструктуры, собирали. Электронная микроскопия показала, что они представляют собой однородные сферические решетки из концентрических графитовых колец, похожие на слои лука.
Для улучшения электрических свойств углеродные наночастицы обрабатывали тиомочевиной. Полученные электроды продемонстрировали хорошую емкость, долговечность, высокую плотность энергии и мощности в асимметричном суперконденсаторе. Обработка тиомочевиной дополнительно повысила их характеристики.
Новый суперконденсатор смог успешно питать светодиоды разных цветов, что демонстрирует практическое применение технологии. Со слов учёных, использование пищевых отходов вместо дорогих углеродных материалов делает этот метод более экологичным и экономичным способом производства энергоэффективных накопителей энергии.
Что ж, я брал эту новость в первую очередь из-за интересного названия и подхода, но как оказалось, можно её подвергнуть и критике. Если с экономичностью технологии можно согласиться, так как простота и дешевизна тут очевидны, то вот с экологичностью я бы поспорил. Даже если просто посмотреть на то, каким образом получают жидкий жир и углеродные наноструктуры. А как мы все понимаем, сжигание не есть экологичность. Но в общем и целом, решение как минимум интересное, особенно если получится расширить список потенциального сырья.
Источник: https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.4c02753
Накопитель энергии на кристалле
Стремление уменьшить размеры и повысить энергоэффективность электронных устройств требует размещения накопителей энергии непосредственно на микросхемах. Однако существующие технологии не могут обеспечить необходимую высокую плотность энергии и мощности в таких миниатюрных конденсаторах.
Исследователи из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли и Калифорнийского университета в Беркли решили эту проблему, достигнув рекордных показателей в микроконденсаторах из искусственных пленок оксидов гафния (HfO2) и циркония (ZrO2). Они использовали материалы и технологии, уже применяемые в микросхемах.
В отличие от батарей, конденсаторы накапливают энергию в электрическом поле между обкладками, разделенными диэлектриком. Обычно конденсаторы имеют низкую плотность энергии, которая уменьшается при миниатюризации. Ученые создали пленки HfO2-ZrO2 со специальным составом, демонстрирующим отрицательный эффект емкости. При определенных условиях эти пленки способны очень легко поляризоваться даже слабым электрическим полем, что позволяет значительно увеличить накапливаемый заряд и энергию.
Добавление тонких слоев оксида алюминия позволило нарастить толщину пленок до 100 нм, сохранив их свойства. Пленки были интегрированы в 3D-структуры микроконденсаторов с глубокими траншеями в кремнии для увеличения емкости на единицу площади.
Полученные микроконденсаторы продемонстрировали плотность энергии в 9 раз и удельную мощность в 170 раз выше, чем у лучших современных электростатических конденсаторов. Это открывает новые возможности для эффективного накопления энергии непосредственно в микроустройствах, таких как датчики Интернета вещей, системы ИИ и передовые вычислительные системы.
Честно говоря, не сильно понимаю целесообразность такого подхода, ведь конденсаторы, какими бы они ни были, не сильно емкие и их всё равно придётся заряжать по тем же линиям, что и подается питание к чипам. К тому же, такая конструкция достаточно сложная, что 100% приведёт к ещё большему отбраковке, меньшему ресурсу, и явному удорожанию.
Источник: https://www.nature.com/articles/s41586-024-07365-5
Роботы-улитки
Команда исследователей из Гонконгского университета создала модульных роботов, вдохновленных анатомией наземных улиток. Эти роботы имеют сферический металлический корпус, напоминающий раковину улитки, и широкие гусеничные движители с встроенными магнитами для передвижения по различным поверхностям.
Ключевая инновация - двухрежимный механизм соединения роботов, аналогичный тому, как улитки прикрепляются к поверхностям. В свободном режиме роботы используют магнитные гусеницы для плавного перемещения и реконфигурации, соединяясь и отсоединяясь друг от друга. В усиленном режиме выдвигается вакуумная присоска с направленными полимерными стержнями, имитирующими структуру гекконовых лапок, для создания очень прочного соединения.
Отдельный робот может преодолевать неровные каменистые поверхности, подниматься по ступенькам высотой до 1 см и пересекать небольшие зазоры благодаря мобильности своих гусениц. Однако для преодоления более крупных препятствий несколько роботов должны объединяться в большие конструкции, формируя своеобразные роботизированные руки или мосты совместными усилиями.
В экспериментах группы из нескольких роботов продемонстрировали возможность взбираться на каменные уступы высотой в 1,5 раза больше одного робота, преодолевать неровные булыжные дороги и даже пересекать траншеи шириной 30 см, образуя "живой" мост. Роботы также могут формировать манипуляционные "руки" для перемещения объектов.
По заверению учёных, такие модульные наземные роботы-улитки с реконфигурируемой архитектурой потенциально могут применяться для полевых исследований сложных ландшафтов, проведения поисково-спасательных работ в условиях разрушений, а также в будущем - для исследования поверхностей других планет в космических миссиях.
Честно говоря, выглядит необычно и на удивление компактно для своего функционала. Но лично у меня вызывает один лишь вопрос: насколько это автономно? Лично мне кажется, что длительность работы в связи с размерами крайне мала для заявленных применений.
Источник: https://www.nature.com/articles/s41467-024-47788-2
Шумоподавляющая ткань
В современном шумном мире нежелательные звуки остаются серьезной проблемой, будь то уличный гул (низкочастотный шумовой фон от транспорта и других источников) за окном, громкий телевизор соседей или звуки из офиса. Чтобы создавать тихое пространство, исследователи из MIT и других организаций разработали инновационную шумоподавляющую ткань.
Эта ткань, едва толще человеческого волоса, содержит специальное пьезоэлектрическое волокно (материал, который генерирует электрический сигнал при сжатии или сгибании за счет пьезоэффекта). Когда на волокно подается напряжение, оно начинает вибрировать. Используя эти вибрации, ткань может подавлять звук двумя способами.
В первом случае вибрирующая ткань генерирует звуковые волны, которые создают помехи нежелательному шуму, нейтрализуя его. Этот метод работает аналогично шумоподавляющим наушникам, но эффективен лишь в небольшом пространстве.
Второй, более эффективный метод заключается в удержании ткани неподвижной для подавления вибраций, являющихся ключевыми для передачи звука. Это предотвращает распространение шума через ткань, снижая его громкость за ее пределами. Данный подход позволяет снизить уровень шума в больших помещениях, например, в комнатах.
Используя обычные материалы вроде шелка, холста и муслина, исследователи создали практичные в использовании шумоподавляющие ткани. К примеру, из такой ткани можно изготовить перегородки в открытых офисах или тонкие звукоизолирующие стенки.
Размер пор ткани и ее механические свойства влияют на эффективность шумоподавления при разных частотах звука.
Тестирование продемонстрировало, что шумоподавляющая ткань может значительно снизить громкость звуков громкостью до 65 дБ (уровня оживленного разговора) в режиме создания помех, а в режиме виброгашения уменьшить передачу звука на 75%.
В дальнейшем исследователи планируют изучить возможность блокировки звука на нескольких частотах одновременно с помощью сложной обработки сигналов и дополнительной электроники. Также они хотят оптимизировать архитектуру самой ткани, варьируя число волокон, направление их размещения, величину подаваемого напряжения и прочие параметры для повышения эффективности шумоподавления.
По факту получились своего рода огромные динамики или же вибродемпферы, смотря в каком режиме работают. И у меня самого появилась идея создать шумодав работающий в пределах комнаты. Есть такие контактные динамики, у которых в качестве мембраны выступают поверхности с которыми они соприкасаются. Что если взять нейросеть, обученную на шумоподавление для обнаружения шума в комнате, и отправлять на динамик обратные волны этого шума, чтобы он как бы гасился в комнате? Вероятно, конечно, что соседи будут не в восторге от такого, ведь у них будет слышно весь шум, но зато в комнате будет тишина, особенно будет приятно, если соседи шумные.
Источник: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202313328
Технологии мидий в производстве
Наноразмерные материалы обладают уникальными свойствами, открывающими новые возможности в различных областях, таких как молекулярное зондирование и фототермическая терапия. Однако их применение затруднено из-за проблем с быстрым и равномерным нанесением монослоя наночастиц на поверхности, что критично для создания устройств.
Традиционный метод электростатической сборки, при котором наночастицы притягиваются к заряженной поверхности, имеет недостаток - длительное время процесса. Авторы вдохновились способом, которым мидии прикрепляются к поверхностям в воде, высвобождая аминокислоты для диссоциации (разделения) молекул воды.
Они разработали аналогичный "протонный" подход, вводя избыточные протоны для удаления гидроксильных групп с поверхности, усиливая электростатическое притяжение наночастиц. Это позволило осаждать монослой за 10 секунд с 40% покрытием пластины диаметром 2 дюйма. Скорость нанесения в 100-1000 раз выше традиционных методов. Заряженный характер процесса обеспечивает "заживление" монослоя и структурирование наночастиц. Также изготовлены полноцветные отражающие метаповерхности.
Этот биоинспирированный метод важен для массового производства функциональных наноматериалов для различных применений - от фотоники и электроники до энергетики и охраны окружающей среды.
Что ж, очередная технология эволюции, познанная человеком.
Источник: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202313299
6 минут термоядерного синтеза
Исследователи из Принстонской лаборатории физики плазмы (PPPL) установили новый рекорд по длительности удержания экстремально горячей термоядерной плазмы (около 50 миллионов градусов Цельсия) в термоядерном реакторе, облицованном вольфрамом. Реактор, известный как WEST, выдерживал такую плазму в течение 6 минут при впрыске 1,15 гигаджоулей энергии.
Вольфрам считается перспективным материалом для коммерческих термоядерных реакторов, так как он не удерживает топливо, в отличие от ранее использовавшегося графита. Однако работа с вольфрамом сложнее, так как попадание его частиц в плазму быстро охлаждает ее.
Для точных измерений параметров плазмы исследователи PPPL использовали новый диагностический прибор - мультиэнергетическую мягкую рентгеновскую камеру. Она измеряет рентгеновское тормозное излучение плазмы в диапазоне 11-18 килоэлектронвольт.
Новаторская методика калибровки позволяет получать одновременные показания температуры плазмы на разных энергетических уровнях по всему ее сечению с высокой точностью. Так удалось зафиксировать рекордную температуру около 50 млн °C, при напряжении от 4 до 4,5 кВ.
Диагностика также позволяет определять концентрацию примесей вольфрама в плазме, что критично важно для работы в металлической среде. Компьютерное моделирование подтвердило соответствие измерений реальным параметрам.
Это внушительная такая цифра - 6 минут, ведь раньше речь шла о нескольких секундах, а иногда и о долях. Но к сожалению, это лишь эксперименты с устойчивостью, так как нигде не заявлено, что на выходе энергии получилось больше, чем на входе. Но всё равно прогресс ощутим.
Источник: https://irfm.cea.fr/en/west/
LFP аккумулятор в электрокаре
Ни для кого не секрет, что Китай является лидером по производству аккумуляторов, и соответственно именно в Китае в первую очередь внедряются все передовые технологии в этой области. И вот одна из таких технологий добралась до коммерческого рынка. Думаю, она не новая, так как не помню, чтобы я её обозревал, а значит путь её от лаборатории до завода составил не меньше 2-х лет.
И так, Китайская компания CATL представила новую версию своего высокопроизводительного аккумулятора Shenxing под названием Shenxing Plus. Это первый литий-железо-фосфатный (LFP) аккумулятор, обеспечивающий запас хода более 1000 км (620 миль) на одном заряде.
В отличие от предыдущей модели Qilin на основе никель-марганец-кобальта (NMC), Shenxing Plus использует более доступные и термостойкие материалы LFP. Однако плотность энергии LFP обычно ниже, чем у NMC.
CATL сумела повысить плотность энергии Shenxing Plus выше 205 Вт*ч/кг, что превышает типичные значения для LFP аккумуляторов в среднем 90-160 единиц. Это достигнуто за счет новых материалов и 3D-сотовой структуры анода, контролирующей расширение при зарядке/разрядке. Единый корпус элемента также оптимизирует внутреннее пространство.
Кроме большого запаса хода, Shenxing Plus обеспечивает сверхбыструю зарядку - 600 км (373 мили) за 10 минут, или 1 км/секунду. Это стало возможным благодаря литий-ионному проводящему покрытию, добавкам переходных металлов и нанометровой изоляции для эффективной передачи между анодом и катодом. Также расширенная зона тока обеспечивает безопасный отвод тепла.
CATL планирует расширить использование батарей Shenxing до более 50 моделей автомобилей к концу 2024 года после успешного внедрения оригинальной версии Shenxing.
Источник: https://www.catl.com/en/news/
Лазерная связь в космосе
На борту космического аппарата НАСА "Психея", направляющегося к одноименному астероиду, проводится демонстрация технологии оптической (лазерной) связи в дальнем космосе. Хотя для передачи данных миссии "Психея" используется традиционная радиосвязь, новая лазерная система доказала свою работоспособность.
8 апреля, находясь на расстоянии более 226 миллионов км от Земли (в 1,5 раза дальше, чем Солнце), приемопередатчик лазерной связи отправил копию инженерных данных зонда по лазерному каналу на наземную станцию.
Оптическая связь предназначена для передачи больших объемов научных данных, изображений и видео с гораздо более высокой скоростью, в 10-100 раз превышающей скорость современных радиосистем для дальнего космоса.
В ходе демонстрации была достигнута максимальная скорость передачи 267 Мбит/с - сопоставимая со скоростями широкополосного интернета. На расстоянии более 31 млн км от Земли было успешно передано 15-секундное видео сверхвысокого разрешения.
По мере удаления зонда скорость передачи снижается, но даже на расстоянии 226 млн км она составила 25 Мбит/с, что значительно превзошло целевой показатель не менее 1 Мбит/с.
Кроме отправки предварительно загруженных тестовых данных, система передавала часть инженерных данных "Психеи" одновременно с их радиопередачей, подтвердив совместимость. Были проведены эксперименты по объединению нескольких наземных станций для усиления сигнала, а также двунаправленной передаче данных, включая цифровые фото.
Успешная демонстрация дает представление о возможностях оптических систем для будущих миссий по изучению дальнего космоса, включая обеспечение высокоскоростной связи с Марсом при отправке людей.
Давно уже говорят про лазерную связь в космосе, ведь это реально очень эффективно, хоть и не так безопасно как радиосвязь. Ведь лазерный луч куда проще перехватить. Но думаю свои протоколы безопасности там есть, и это не столь важно, в отличие от скорости. Те же вояджеры сейчас с нами на связи на крайне низких скоростях, и кто знает, сколько информации они могли бы нам передать, если бы имели в своём арсенале подобные технологии.
Источник: https://www.jpl.nasa.gov/news/nasas-optical-comms-demo-transmits-data-over-140-million-miles
Многоразовый сверхсильный клей
Ученые из Технологического университета Наньян в Сингапуре разработали инновационный многоразовый клей на основе полимеров с памятью формы. Этот клей более чем в 10 раз прочнее, чем адгезия лапок геккона. Он открывает новые возможности для создания сверхпрочных, но легко отсоединяемых захватов и приклеивающихся роботов.
Полимеры с памятью формы – материалы, способные возвращаться к первоначальной форме после деформации под воздействием тепла, света или электричества. Ученые использовали эпоксидный полимер, жесткий при комнатной температуре, но размягчающийся при нагреве. В мягком состоянии он принимает форму шероховатой поверхности, а при остывании затвердевает, создавая сверхпрочные связи.
Ключ к высокой адгезии – волокнистая структура полимера в виде множества тонких "фибрилл" оптимального размера. Одна фибрилла площадью 19,6 мм² может выдержать нагрузку 1,56 кг. Набор из 37 волокон размером с ладонь способен удерживать вес около 60 кг.
Преимущество клея в том, что он легко отделяется простым нагревом до 60°С, меняя свойства с жесткого на эластичное состояние. Обратное остывание занимает около 3 минут для повторной фиксации.
Разработка позволяет преодолеть "парадокс адгезии" – ослабление сцепления на шероховатых поверхностях, а также "конфликт сменяемости" – трудность совместить прочное сцепление и легкое отделение. По мнению ученых, потенциальные применения включают роботов-скалолазов для строительства и геодезии, а в перспективе – даже альпинистское снаряжение вроде цепких перчаток и ботинок для лазания по стенам.
Что ж, на мой взгляд, технология двоякая, по крайней мере для применения в вышеперечисленных областях, либо ее нужно существенно дорабатывать, либо эксплуатация будет крайне затруднительна в режиме постоянного сцепления и расцепления. Другое дело статичные соединения, например, в быту: я бы лично хотел такие липучки, потому что нынешние силиконовые со временем отваливаются, а эти, должны по идее держать мертво. А в случае необходимости всегда можно нагреть феном и отсоединить без ущерба.
Источник: https://academic.oup.com/nsr/advance‑article/doi/10.1093/nsr/nwae106/7632771?login=false
Безболезненный забор крови
Исследователи из Цюриха разработали недорогое и минимально инвазивное устройство для забора капиллярной крови, вдохновленное работой пиявок. Оно состоит из присоски с встроенной системой микроигл и резервуара для сбора крови с антикоагулянтом.
При прижатии устройства к коже микроиглы проникают в верхние слои кожи, а создаваемое отрицательное давление обеспечивает забор порядка 200 мкл цельной крови. Скрытое расположение игл снижает риск случайных уколов.
Преимущества устройства: меньшая болезненность по сравнению с венопункцией и больший объем пробы по сравнению с уколом пальца, что повышает надежность анализов. Компактный размер и простота использования позволяют неспециалистам брать пробы крови.
Устройство может применяться для диагностики, например, малярии, особенно в регионах с ограниченными ресурсами. Оно дешево в производстве, используя недорогие материалы - силикон и сталь. Прорабатывается вариант из биоразлагаемых полимеров.
После забора кровь может быть передана в лабораторию для анализов или проанализирована на месте с помощью портативных диагностических систем путем вытеснения малого объема пробы из резервуара.
Проведены успешные испытания на свиньях. Предстоят дальнейшие клинические испытания и оптимизация для широкого применения, в том числе в регионах с распространением малярии.
Весьма неплохая разработка, понятно дело, что супер-технологичного здесь ничего нет, но как же мне в детстве не хватало такой штуки. Это же просто идеально для забора крови у детей.
Не знаю, как сейчас, а в нулевых и десятых годах палец пробивали лезвием, что было чертовски неприятно и больновато. Потом, выехав в город в году так 2017, я узнал про новый способ, такой аля выстреливающей иглы, и это было для меня прям вау, никакой боли – все происходило моментально. Но этот метод, думаю, будет еще безболезненнее и интереснее. С забором крови из вены он, конечно, не сравнится по объему, но не все на такое решаются, к моему удивлению, хотя я и сам до 18 лет никогда не сдавал кровь с вены. К тому же, как тут правильно заметили, не обязательно быть специалистом, можно хоть самому себе такую процедуру сделать, а во всех прошлых методах можно было куда-то неудачно ткнуть, что приводит к неприятным последствиям.
Источник: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202308809
В мозге человека обнаружен нейрокомпас
Исследователи выявили паттерн активности мозга, помогающий ориентироваться в пространстве. В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature Human Behavior, ученые из Бирмингемского университета и Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана впервые точно определили местоположение внутреннего "нейронного компаса" - области мозга, ответственной за пространственную ориентацию и навигацию.
Результаты важны для понимания болезней Паркинсона и Альцгеймера, при которых часто наблюдаются нарушения навигации и ориентирования в пространстве. Регистрация нейронной активности во время движения представляет сложность, поскольку большинство методов требуют неподвижности испытуемых. Чтобы преодолеть эту проблему, использовались мобильные устройства ЭЭГ и захвата движений.
В эксперименте 52 здоровых участника выполняли задачи, связанные с движением головы и глаз, а активность их мозга записывалась с помощью ЭЭГ-датчиков на коже головы и внутричерепных электродов в области гиппокампа. После удаления артефактов, вызванных движениями мышц и положением тела, исследователи обнаружили специфический сигнал мозга, возникающий непосредственно перед изменением направления движения головы.
Идентификация этого сигнала позволяет изучить, как мозг обрабатывает навигационную информацию в совокупности с другими сигналами, например, визуальными ориентирами. Результаты могут найти применение в исследованиях нейродегенеративных заболеваний, а также в разработке навигационных технологий для робототехники и искусственного интеллекта. В дальнейшем планируется изучить, отвечает ли аналогичная активность за формирование временной памяти.
Исследование, конечно, особо ничего нам в плане информативности не дало, кроме самого факта наличия у человека такого инструмента. Но начало положено, а там, глядишь, может, к каким-то супер открытиям и придем.
Источник: https://www.nature.com/articles/s41562-024-01872-1
Вакцина от рака
Исследователи из Университета Флориды протестировали новый метод иммунотерапии рака - персонализированную мРНК-вакцину против глиобластомы - агрессивной и смертельной опухоли головного мозга. В первом клиническом испытании на 4 взрослых пациентах вакцина продемонстрировала способность быстро перепрограммировать иммунную систему для борьбы с раком.
Разработка основана на технологии мРНК-вакцин против COVID-19, но с двумя ключевыми отличиями. Во-первых, вакцина персонализирована - создается из собственных опухолевых клеток каждого пациента. Во-вторых, используется новая система доставки в виде кластеров липидных наночастиц, обволакивающих друг друга подобно слоям лука. Такая конструкция, по словам исследователей, усиливает сигнал для иммунной системы.
В испытании мРНК извлекалась из удаленной опухоли, амплифицировалась и упаковывалась в липидные кластеры для доставки в организм. Уже через 48 часов после введения ученые наблюдали активацию иммунного ответа против ранее "холодных" опухолей.
Предварительные результаты многообещающие, хотя и ранние для оценки клинических эффектов. Ранее вакцина также показала успех в испытаниях на мышах и домашних собаках с опухолями мозга. Следующим шагом станет расширенное клиническое исследование I фазы на 24 пациентах для подтверждения безопасности и определения оптимальной дозы. После этого планируется переход ко II фазе с участием около 25 детей.
Авторы отмечают неопределенность в оптимальных способах задействования иммунитета при минимизации побочных эффектов. Но надеются, что новый метод может стать платформой для модулирования иммунной системы и сочетания с другими видами иммунотерапии против рака.
Что ж, еще буквально 5-10 лет назад о таком методе лечения больные могли только мечтать, но сегодня у них появился шанс. Да, конечно, я более чем уверен, что будут и какие-то побочки от этого с какой-то долей вероятности, но думаю, если здравомыслящему человеку дать выбор - умереть от рака с практически 100% вероятностью или пострадать от побочки с куда меньшими процентами, он не раздумывая выберет второе. А ученым еще очень много предстоит исследовать, ведь это вакцина только от одного вида рака, а их достаточно большое количество. А безопасность такого метода сможет показать лишь время.
Источник: https://www.cell.com/cell/abstract/S0092-8674(24)00398-2?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0092867424003982%3Fshowall%3Dtrue
Красный свет лечит нервы
Ученые из Университета Бирмингема обнаружили, что терапия красным светом может значительно улучшить восстановление после травмы спинного мозга. В новом исследовании они определили оптимальную дозировку - одна минута красного света (660 нм) в день.
Эксперименты на культурах нервных клеток показали, что такая световая терапия, называемая фотобиомодуляцией (ФБМ), за 5 дней увеличивала количество живых клеток на 45%. Свет проявлял одновременно нейропротекторный и стимулирующий рост нервов эффекты.
В дальнейших опытах на моделях травм спинного мозга ученые сравнили имплантацию светового устройства и чрескожную подачу света. Обе методики продемонстрировали сопоставимые результаты - 7-дневный курс из ежедневных 1-минутных доз привел к уменьшению рубцевания, повышению регенерации нервов и улучшению двигательных и сенсорных функций.
Это первое сравнение чрескожной и прямой доставки ФБМ при травмах позвоночника. Результаты важны для разработки имплантируемого устройства, так как пока нет методов сохранения клеток или восстановления функций после спинномозговых травм у людей.
Предполагается, что ФБМ работает на уровне митохондрий, запуская процессы против гибели нервов, воспаления и стимулируя их регенерацию. Авторы ищут партнеров для создания прототипа и проведения клинических испытаний.
Классное исследование, на мой взгляд, так как метод не инвазивный по сути может быть, так же думаю достаточно дешевый, и очень мало вероятно, что есть какие-то побочки и противопоказания. Хотя я посмотрел в интернете, и оказалось, что подобными технологиями давно пользуются в терапии, и мне даже не понятно, открыли ли исследователи тут что-то новое.
Источник: https://aiche.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/btm2.10674
Огнеупорное бамбуковое стекло
Ученые из Центрально-Южного университета лесного хозяйства и технологий в Китае разработали прозрачный огнестойкий материал на основе бамбука. Он имеет трехслойную структуру, которая эффективно снижает тепловыделение, замедляет распространение пламени и ограничивает выделение горючих летучих веществ, токсичного дыма и углекислого газа.
Бамбук, как и древесина, состоит из лигнина, целлюлозы и гемицеллюлозы, но обладает преимуществами быстрого роста и регенерации. Его внутренняя пористая структура с вертикальными каналами позволяет создавать прозрачные композиты. Делигнифицированный бамбук пропитывали жидким силикатом натрия методом вакуумной инфузии, а затем обрабатывали гидрофобным составом.
В результате сформировался трехслойный огнестойкий барьер: наружный слой силана, промежуточный слой диоксида кремния и внутренний слой силиката натрия. Это обеспечило время воспламенения 116 секунд, низкое общее тепловыделение 0,7 МДж/м², низкий выброс дыма (0,063 м²) и угарного газа (0,008 кг/кг).
Прозрачный бамбук также продемонстрировал превосходные механические свойства - модуль упругости при изгибе 7,6±1,3 ГПа, а при растяжении 6,7±1,1 ГПа. При использовании в солнечных батареях он повысил их эффективность на 15,29% благодаря высокой прозрачности (71,6%) и антизапотеванию (96,7%).
Разработчики отмечают экологические преимущества бамбукового стекла по сравнению с традиционным кварцевым, производство которого энергозатратно и сопряжено с выбросами парниковых газов. В будущем планируется масштабирование технологии и придание материалу дополнительных функций. Открытие перспективно для "зеленого" строительства и оптических приложений.
На самом деле очень интересная разработка, сумели сделать стекло из бамбука, да к тому же еще и обладающее начальными огнеупорными свойствами, весьма необычно. Понятно дело, что бамбук здесь играет роль, грубо говоря, скелета, заполненного различными материалами, но все же это дало неплохие такие плоды, а значит, метод биоинспирации (надеюсь, я правильно понял смысл этого слова) в очередной раз показывает свои преимущества.
Источник: https://spj.science.org/doi/10.34133/research.0317
Дешевые цинковые аккумуляторы
В Университете Линчепинга, Швеция, был разработан перезаряжаемый аккумулятор на основе цинка и лигнина, который может быть использован более 8000 раз. Это недорогое и экологически устойчивое решение предназначено для применения в регионах с ограниченным доступом к электричеству.
Аккумулятор изготовлен из двух широко распространенных и экологичных материалов - цинка и лигнина, побочного продукта производства бумажной массы. Его энергетическая плотность сопоставима со свинцово-кислотными аккумуляторами, но без использования токсичного свинца.
В аккумуляторе применяется специальный электролит на основе полиакрилата калия (PAAK) и небольшого количества соли цинка бис(трифторметансульфонил)имида. Этот электролит, называемый "вода в полимерном солевом электролите" (WiPSE), способствует стабильной работе аккумулятора и предотвращает образование дендритов на цинковом электроде. Благодаря этому аккумулятор демонстрирует выдающуюся циклическую стабильность, сохраняя около 80% первоначальной емкости после 8000 циклов заряда/разряда.
Цинковый электрод в этом аккумуляторе формируется путем равномерного осаждения цинка вдоль кристаллографической плоскости (002), что предотвращает образование дендритов и связанную с ними деградацию. Исследователи обнаружили, что полиакрилатные анионы в электролите модулируют электрическое поле, способствуя равномерной диффузии ионов цинка и их осаждению параллельно поверхности электрода.
В сочетании с легкодоступным и возобновляемым лигнином в качестве положительного электрода, эта технология аккумулятора представляет собой перспективную альтернативу литий-ионным батареям для применения в областях, где не требуется высокая энергетическая плотность, но необходима низкая стоимость, безопасность и экологическая устойчивость.
Цифра в 8000 жизненных циклов весьма впечатляет, не только относительно цинковых батарей, которые раньше и пару раз не могли перезаряжаться, но и относительно тех же свинцовых и литий-ионных: для сравнения, свинцовые сопоставимы примерно с 1000, а литий-ионные около 3000. Так что прогресс виден невооруженным глазом. Минус, конечно, в их габаритах, но специфика эксплуатации и не требует компактности.
Источник: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/eem2.12752
Робот улитка 2
Исследователи из Бристольского университета разработали робота, имитирующего способность улиток скользить по поверхности с помощью единственной высокопроизводительной присоски.
Ключевым фактором является выделение слизи, снижающей трение и усиливающей присасывание. Вдохновленные этим, ученые предложили систему искусственного скользящего присасывания с использованием воды вместо слизи. Вода выступает смазкой, уменьшая трение, и самопроизвольно распространяется по гидрофильной силиконовой присоске благодаря капиллярным силам.
Робот массой 96 г скользит по вертикальным и инвертированным поверхностям со скоростями до 53°/с при вращении и 19 мм/с при поступательном движении. Он может переносить груз до 1 кг. Для поддержания локальной водной среды на сухих поверхностях предусмотрена система подачи воды с расходом около 0,05 мл/с при скорости 19 мм/с. Более того, робот может переносить груз весом до 1 кг, что в 10 раз превышает его собственную массу. Важно отметить, что для поддержания присасывания на гладких поверхностях не требуется дополнительная энергия.
При максимальной мощности в 1,7 Вт теоретическая автономность робота составляет 1 час. Портативный резервуар 16,7 см3 обеспечивает подачу воды для 619 см скольжения.
Предложенный механизм скользящего присасывания обладает рядом преимуществ: низкое энергопотребление, высокая грузоподъемность, возможность непрерывного движения с постоянной силой сцепления, отсутствие необходимости в сложной трансмиссии.
Да уж, вот так совпало, аж две робоулитки в одном выпуске, и честно говоря, эта мне нравится больше в плане технологичности, хотя практически она, наверное, менее пригодна. Но саму технологию такой присоски можно где-нибудь внедрить, пусть это уже будет и не похоже на улитку.
Источник: https://www.nature.com/articles/s41467-024-48293-2
Глазные трекеры в линзах
Ученые из Нанкина представили инновационные контактные линзы для высокоточного отслеживания движений глаз на основе радиочастотного кодирования. В линзы встроены 4 радиочастотные метки, каждая излучает уникальный сигнал в зависимости от положения глаза. Портативный считыватель напротив глаза беспроводным способом детектирует изменения частоты сигналов, вызванные движениями глаз, позволяя отслеживать их направление и степень отклонения.
Эта стратегия обеспечивает отслеживание движений без использования кремниевых чипов или батарей, делая линзы компактными и биосовместимыми. Они изготовлены из силиконового эластомера и имеют такой же базовый изгиб и диаметр, как коммерческие линзы, гарантируя хорошую посадку. Испытания показали высокую прозрачность, гибкость, гидрофильность, низкую цитотоксичность и отсутствие раздражения роговицы при длительном ношении.
Используя имплицитную калибровку по спиральному узору и алгоритм временной последовательности, достигается беспрецедентная угловая точность менее 0,5 градуса, позволяющая с высокой точностью отрисовывать буквы и рисунки движением глаз на виртуальном экране. Линзы также способны распознавать заданные команды на основе движений глаз, обеспечивая естественное управление компьютерными программами, веб-страницами, камерами, роботами и другим оборудованием.
Ученые считают, что их технология открывает новые возможности для эффективного и комфортного взаимодействия человека с компьютерами и различными устройствами.
Источник: https://www.nature.com/articles/s41467-024-47851-y
Если хочешь поддержать канал - 2204320152169712
VK - https://vk.com/it_day_news
YouTube - https://www.youtube.com/@it_day
Dzen - https://dzen.ru/it_day
