Digital age: Техно пробиви и открития

Какво ново в света на технологиите и откритията? Вижте актуалните тенденции в седмичния ни обзор:

Портативен тест проверява за секунди  чистота на водата през телефона

Снимка: Shutterstock

За обществото чистотата на водата остава въпрос на догадки.  Традиционните тестове често отнемат няколко часа или дори ден, което забавя реакцията при спешни случаи. Това забавяне може да увеличи риска от излагане на замърсители и да усложни вземането на решения от служителите на общественото здравеопазване. Много региони нямат лабораторна инфраструктура или обучен персонал. Дори в развитите страни забавянето на тестовете може да усложни нещата по време на наводнения, бури или инфраструктурни повреди. Изследователи в Германия са разработили преносим инструмент, който може да открие замърсяване за по-малко от минута, използвайки само една капка вода и смартфон. Новият бърз тест, разработен във Федералния институт за изследване и изпитване на материали (BAM), има за цел да запълни тази празнина. Той открива уробилин, съединение, свързано с човешки и животински отпадъци. Тялото произвежда уробилин по време на разграждането на хемоглобина и го елиминира чрез екскреция.

Неговото присъствие във водата сигнализира за потенциално замърсяване и помага за идентифициране на опасни източници. Системата използва реактивна тест лента, която излъчва светлина при взаимодействие с молекула уробилин. Този оптичен отговор позволява на потребителите да идентифицират замърсяването в рамките на секунди. Процесът елиминира дългото време на чакане, свързано с традиционните микробиологични тестове, и намалява зависимостта от централизирани лаборатории. Устройството се интегрира директно със смартфон, елиминирайки нуждата от специализирани инструменти. Малък LED модул, поместен в 3D-принтиран адаптер, се свързва с устройството.

Телефонът захранва източника на светлина, докато камера записва светенето на лентата в реално време. Тестът следва прост принцип „пускане и откриване“: потребителят поставя една капка вода върху лентата и наблюдава резултатите чрез телефона. Системата не изисква допълнителни химикали или стъпки за подготовка, което я прави по-лесна за използване в отдалечени или ограничени ресурси условия.  Дизайнът също така ограничава вероятността от потребителска грешка, която може да повлияе на резултатите от традиционните методи за тестване.

Както обяснява Сваям Пракаш, който разработи бързия тест заедно с Кнут Рурак, системата успешно е преминала практическите изпитания - бързият тест е валидиран с помощта на реални водни проби от реки, както и на входа и изхода на пречиствателна станция за отпадъчни води в Берлин.

Дори при трудни условия на околната среда с естествени смущаващи вещества, уробилинът е надеждно открит. Преносимостта на системата я прави подходяща за работа на терен, реагиране при извънредни ситуации и разполагане в селските райони. Тя може да подпомогне мониторинга на водите в развиващи се региони и кризисни зони, където достъпът до лаборатории е ограничен. Същата концепция може да бъде разширена, за да открива други биомаркери, което ще отвори нови възможности за мониторинг на общественото здраве.

Нов чип с памет за мисиите до Венера пази данни повече от 50 часа при 700 градуса

Снимка: Shutterstock

Изследователи от Университета на Южна Калифорния демонстрираха нов тип електронен чип с памет, способен надеждно да работи при температури, достигащи 700 градуса по Целзий, което значително надвишава границите на традиционната електроника. По време на тестовете чипът с памет не показа признаци, че достига оперативния си лимит, като изследователите отбелязаха, че 700 градуса по Целзий е просто максималната температура, която тяхното тестово оборудване може да понесе. Електрониката, използвана в смартфони, автомобили, сателити и промишлени системи, има фундаментално ограничение - топлина. Повечето конвенционални електронни компоненти започват да се повреждат при температури около 200 градуса по Целзий, което представлява сериозно предизвикателство за инженерите, работещи в екстремни условия, като например космически изследвания, геотермално сондиране и ядрени енергийни системи.

„Това е революционно. Това е най-добрата високотемпературна памет, демонстрирана някога “, каза Джошуа Янг, изследовател, участвал в работата.

Устройството, разработено от изследователския екип, е мемристор – наномащабен компонент, способен както да съхранява информация, така и да извършва изчисления.  Полученият чип демонстрира впечатляваща производителност. Той запазва данните в продължение на над 50 часа при 700 градуса по Целзий, без да е необходимо опресняване. Освен това, издържа на над един милиард цикъла на превключване при същата температура и работи при напрежение от само 1,5 волта, като скоростите на превключване се измерват в десетки наносекунди. Способността за работа с електроника при температури над 500 градуса по Целзий отдавна е цел на космическите агенции, особено за мисии до Венера, където температурите на повърхността са изключително високи и настоящата силициева електроника се поврежда много преди да достигне тези температури. Отвъд космическите изследвания, тази технология би могла да намери приложение в геотермални сондажни системи, ядрена енергетика и промишлени среди, където електрониката трябва да работи в непосредствена близост до мощни източници на топлина. Дори в ежедневни приложения, като например автомобилна електроника, устройствата, проектирани да издържат на екстремни температури, ще бъдат значително по-надеждни при нормални работни условия

"Пуловер за сгради" пести 23% от разходите за отоплени на дома

Снимка: Shutterstock

Изследователи от Университета на Масачузетс Амхърст са разработили нискобюджетна, преносима технология за топлоизолация на сгради, която значително ще намали разходите за отопление. Технологията се основава на принципа на „пуловер“ – външна обвивка, която може да се монтира и сваля, подобно на начина, по който хората носят топли дрехи. Това означава, че тези системи не е необходимо да се използват целогодишно и могат да се инсталират в имоти под наем без допълнителни одобрения.

Експерименти показват, че такива панели могат да отопляват сгради с 3,8°C в рамките на един ден при слънчево време. Очакваните икономии на отопление варират от 15% до 23%, като колкото по-голяма е сградата, толкова по-високи са икономиите. Тези панели могат лесно да бъдат боядисани, за да имитират други материали или покрития, което им позволява безпроблемно да се впишат в различни архитектурни стилове.

Има много въпроси относно това как подобна изолация ще се представи на практика при екстремни студове и сурово време. Освен това, слънцето често грее слабо през зимата. От друга страна, разходите за отопление само се увеличават в световен мащаб, а отоплението на сгради е най-голямото количество енергия, консумирана от домакинствата. Така че всякакви решения на този проблем ще бъдат полезни.