Digital age: Техно пробиви и открития

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

Японски екип разработи технология за ултрабърза левитация без триене

Снимка: Shutterstock
Изследователи от Националния университет в Йокохама са създали нова технология, която позволява на обекти да левитират с ултрависока скорост без триене. Откритието може да доведе до пробиви в транспортирането на миниатюрни устройства, включително механични, електронни, химически и биомедицински компоненти. Триенето е един от основните проблеми в транспортните системи, като например конвейерните ленти. Методът на левитация, разработен от японските технолози, напълно елиминира това ограничение, като значително увеличава скоростта и точността на движение на малки обекти. Освен това устройството не изисква връзка с външни източници, което позволява обектите да се движат във всички посоки с висока маневреност.

По време на експериментите изследователите потвърдили, че устройството напълно елиминира триенето, в съответствие с теоретичните принципи на неговото действие. При тестове без захранване, обект върху повърхност с наклон от 10° се е плъзнал надолу под действието на гравитацията. Когато обаче устройството е било активирано, същият обект се е ускорил до скорост от три метра в секунда, демонстрирайки ефективността на технологията. Допълнителни тестове за натоварване показват, че устройството е способно стабилно да държи обекти в състояние на левитация, ако общото им тегло не надвишава 150 грама. Максималният полезен товар е около 43 грама – при по-голямо тегло системата се претоварва и губи способността си да левитира.

За разлика от магнитните или пневматичните левитационни системи, които изискват обемисто външно оборудване, японските изследователи са използвали акустична левитация – повдигане на обекти с помощта на звукови вълни. Това е позволило на устройството да остане компактно, което е особено важно за миниатюрни приложения. „Акустичната левитация елиминира триенето с повърхността, но традиционните системи разчитат на кабели, които пречат на прецизното позициониране. Ние решихме този проблем, като разработихме безжично левитационно устройство, което осигурява стабилна височина на повдигане и високоскоростен транспорт във всяка посока “, каза съавторът на изследването Оми Фучиваки, доцент в Националния университет в Йокохама.

Вътрешни слънчеви панели заместват батериите на домашните електроуреди

Снимка: Shutterstock

Международен екип, ръководен от изследователи от Университетския колеж на Лондон (UCL), е разработил вътрешни слънчеви панели, които са шест пъти по-ефективни от съществуващите. Технологията може да елиминира нуждата от батерии в дистанционни управления, клавиатури, сензори, аларми и други домашни устройства. Въпреки че разработката все още е на лабораторна фаза, тестовете показват, че новите панели не само превъзхождат търговските аналози по ефективност, но и имат повишена издръжливост. Това открива широки възможности за тяхното търговско приложение.

Традиционните силициеви слънчеви панели, въпреки разпространението си, не са достатъчно ефективни, за да работят при условия на закрито. За разлика от тях, перовскитните слънчеви клетки са по-добре адаптирани към определени дължини на вълната на светлината, което ги прави по-подходящи за употреба на закрито. Те са също така по-евтини и по-лесни за производство. „ Перовскитните слънчеви клетки използват леснодостъпни материали и могат да бъдат произведени с помощта на прости процеси, като например печат “, обясни д-р Моджтаба Абди-Джалеби, старши автор на изследването. Перовскитните клетки обаче имат съществен недостатък: кристалната им структура съдържа микроскопични дефекти, така наречените „капани“. В тях електроните губят енергия, която се преобразува в топлина, а не в електричество. Това също ускорява разграждането на панелите с течение на времето. За да решат този проблем, изследователите са модифицирали структурата на перовскита, като са добавили рубидиев хлорид за по-равномерен растеж на кристалите.

По време на тестовете новите панели обаче са демонстрирали рекордна ефективност на преобразуване на енергия от 37,6% при 1000 лукса, което е нивото на добре осветен офис. Тестовете за издръжливост също показват отлични резултати. След 100 дни работа панелите са запазили 92% от първоначалната си ефективност, докато конвенционалните само 76%. Дори след 300 часа работа при 55 °C, новите панели са запазили 76% от ефективността си.

Пера на пауни се превръщат в малки биологични лазери след обработка със спецални багрила

Снимка: Shutterstock

Лазерите са с голямо търсене в съвременния свят – научната мисъл се нуждае от инструменти за точково въздействие върху различни материали и структури. В резултат на това се търсят технологии и решения за създаване на такива системи, а един от новите продукти са „биологични лазери“, изработени от паунови пера. По същество това са естествени оптични резонатори, чиито свойства могат да бъдат насочени в правилната посока, за да се манипулират светлинните потоци.

Пауновите пера имат сложна структура, чак до индивидуални вариации на нано ниво. Тя присъства само върху отделни пера, където кератиновите образувания служат като естествени отражатели на светлината, което отличава пауните от другите птици. Американски учени отдавна търсят начини за усилване на тези ефекти и в крайна сметка стигат до решение с обработката на пера с флуоресцентни багрила, за да се получи кохерентно лъчение - лазерен ефект. Това е едновременно плюс и минус.

Пауновите пера не са толкова лесни за обработка, но в крайна сметка излъчват стабилно лъчение. Уви, само при строго ограничени дължини на вълните - 574 nm и 583 nm, което значително стеснява обхвата на приложение на подобни лазери. Те са много по-евтини от аналозите си, плюс това се изхвърлят лесно, така че дори като се вземат предвид ограниченията, със сигурност ще намерят приложение в биомедицинската електроника. От друга страна, това е начин за изучаване на естествените свойства на малко познатите ни материали, за да се разкрие техният все още неизвестен потенциал.

В помощ на разузнаването: Френски инженери учат дронове да летят във вентилационни шахти

Снимка: Shutterstock

Преминаването през тесни вентилационни шахти не е лесна задача за съвременните безпилотни летателни апарати. Но за дроновете, предназначени за проверка на комуникациите или провеждане на разузнавателни операции, това се превръща в ежедневна реалност. Проблемът е, че вентилационните шахти са тесни, тъмни и монотонни пространства, където навигацията се превръща в истинско предизвикателство. Група изследователи от Националния център за научни изследвания, Националния център за цифрови изследвания, университетите в Екс-Марсилия и Лотарингия, се заеха със задачата да решат този проблем. Такъв дрон ще може да инспектира комуникациите, да участва в спасителни операции или да изпълнява военни задачи, както и да бъде в помощ на разузнавателните служби.

Целта на изследователите е да научат квадрокоптерите уверено да се движат по въздуховоди с диаметър само 35 сантиметра, без да се сблъскват със стените поради турбуленция, създадена от собствените им витла. За да изучат поведението на въздушните потоци, учените са използвали роботизирана ръка с високопрецизни сензори за въртящ момент и сила. С нейна помощ те събират данни за това как се разпределят въздушните потоци във вентилационния канал, идентифицирайки зони с опасна турбуленция и по-стабилни зони, където потоците се компенсират взаимно.

Но само аеродинамиката не е достатъчна. В пълния мрак на вентилационните шахти стандартните навигационни системи са безполезни. Затова екипът експериментира с лазерни сензори и алгоритми с изкуствен интелект, които ще позволят на дроновете да се ориентират без традиционни визуални ориентири. Следващата стъпка е създаването на работещ прототип, оборудван с камери, термовизионни камери и газови анализатори..