Беспроводное электричество
Представьте себе, что однажды удаляете все кабели и удлинители, которые запутываются по всему дому.
После телефона и беспроводного интернета пришло время беспроводного электричества! Эта технология основана на довольно простом принципе: электромагнитная индукция . Когда переменный ток, то есть непрерывно изменяющийся ток направления, проходит через катушку проводящих проводов, он создает магнитное поле. И наоборот, когда переменное магнитное поле возникает в катушке, в ней появляется переменный ток.
По этому принципу, обнаруженному почти два столетия назад, исследователи запустили проект WiTricity для беспроводного электричества . Им удалось включить 60-ваттную лампочку, расположенную в 2 м от источника. Для этого они использовали катушку передатчика, подключенную к источнику питания, и катушку приемника, подключенную к лампе. Самая большая проблема, которую необходимо преодолеть, - это быстрое ослабление напряженности магнитного поля вокруг источника. Чтобы преодолеть это, они использовали другое физическое явление - резонанс,усиливающий магнитное поле.
Несмотря на то, что эта технология ещё не доработана, она уже нашла применение.
В продаже появились беспроводные зарядные устройства для смартфонов.
Представьте себе, например, что когда-нибудь возможно будет увидеть, как электрический автобус заряжается на остановках, благодаря установленной на ней системе. Это уже не мечта, а реальность. Эти новые технологии уже находятся в состоянии опытных образцов или испытаний.
Другая технология для передачи беспроводного электричества основана на микроволновых печах (так же, как в известной печи). Преимущество этого метода заключается в большом расстоянии распространения микроволн. В качестве эксперимента была использована осветительная 200-ваттная лампа, отделенная от источника на 40 м. Однако, эксперимент потерпел неудачу.
Вторая технология может быть революцией в области возобновляемых источников энергии, используя принцип солнечных батарей, которые уже сейчас установлены на крышах домов. Интенсивность света, которая может быть задействована, в 8 раз сильнее на орбите вокруг Земли, чем на самой Земле, потому что лучи не проникают в атмосферу. Кроме того, там нет ни одного цикла день / ночь, а также не влияет смена времён года. Поэтому и возникла идея установки солнечных электростанций.
В космосе эффективность фотоэлектрических панелей в 7-8 раз выше, чем у поверхности Земли. Но пока нет решения каким образом получать это электричество непосредственно на земле. В насстоящее время ведутся исследования микроволн для того, чтобы обеспечить ипх транспортировку без особых потерь.
Сверхпроводимость и левитация
Сверхпроводимость - это способность материала проводить электричество очень хорошо, без сопротивления. И наоборот, электрическое сопротивление материала - это его способность замедлять электрический ток и иметь эффект нагревания материала. Сверхпроводимость также позволяет левитировать магниты. Действительно, магнит, помещенный над сверхпроводником, плавает. Только эти явления наблюдаются только при очень низкой температуре.
Открытие этой невероятной вещи не ново! Уже в 1911 году физик Камерлинг Оннс понимает, что ртуть, погруженная в жидкий гелий (то есть при температуре -269 ° C), не оказывает сопротивления.
Давайте углубимся в эти материалы, чтобы понять, как они становятся сверхпроводниками.
Во-первых, температура в физике соответствует движению атомов . Чем больше атомов движется, тем горячее материал. Когда атомы вообще не двигаются, это означает, что температура составляет -273,15 ° C, то есть абсолютный ноль.
Во-вторых, квантовый объект (атом, молекула ...) всегда состоит из тела и волны. В проводящем материале электроны циркулируют и сталкиваются с препятствиями, которые ответственны за сопротивление материала. В сверхпроводниках электроны сталкиваются с очень небольшим количеством препятствий, потому что материал очень холодный, а его атомы почти не двигаются. Кроме того, электроны собираются и образуют единую волну, которая распространяется без какого-либо сопротивления .
А левитация? В присутствии магнита поверхностные электроны начинают совершать круговые движения, индуцирующие магнитное поле. Он противодействует магнитному полю магнита и создает силу, которая левитирует магнит.
Какой в ??этом смысл? Попробуем, левитировать поезда ! Японцы построили поезд, способный развивать скорость почти 600 км / ч . Поскольку этот поезд левитирует, трения между ним и рельсами нет, достигнутая скорость может быть выше при минимальном расходе энергии. На данный момент существует только одна экспериментальная линия протяженностью 40 км. Но в ближайшее время уже планируется строительство коммерческой линии между Токио и Осака, протяженностью около 500 км.
Проблема этих поездов заключается в высокой стоимости рельсов. Однако, существуют сверхпроводники, которые необходимо охлаждать до температуры, близкой к абсолютному нулю.
Сверхпроводники также могут революционизировать перенос энергии . В настоящее время электрические кабели могут пропускать только слабые токи, в противном случае они слишком сильно нагреваются из-за своего сопротивления и плавятся. Сверхпроводники без сопротивления могут нести потери. Та же проблема, что и у железнодорожных рельсов, эта технология требует постоянной и дорогой системы охлаждения ...
Мечта физиков состояла бы в создании сверхпроводников, которые работают при комнатной температуре (или недорогих системах охлаждения), и при этом их возможности будут множественными ... Области применения таких технологий, столь же широкие, как транспорт. Окружающая среда, вычислительная техника и многое другое, будут революционизированы: передача электроэнергии без потерь, хранение электроэнергии, высокоскоростной энергоэффективный поезд и т.д.
Био-печать
Понятие: био это биология, наука о жизни и печать как таковая печать, то есть процесс воспроизведения чего-либо.
Таким образом, биопечать воспроизводит живые существа. Фактически, биопечать позволяет собрать клетки вместе, чтобы воспроизвести ткани и, возможно, даже целые органы. На сегодняшний день это к сожалению невозможно.
Биологи всего мира были вдохновлены знаменитым 3D-принтером, который собирает слои смолы для создания объектов. Они используют тот же принцип, но заменили смолу живыми клетками .
В принтер загружены био-чернила состоящие из живых клеток и питательная среда для них. Используемые клетки являются плюрипотентными клетками из жира или костного мозга. Плюрипотентная клетка - это клетка, которая все еще обладает способностью трансформироваться в клетки разных типов - мышечные клетки, клетки кожи и т.д. Шприц или лазерная система (есть разные технологии) просто с высокой точностью сбрасывают микрокапельки чернил, несколько микрометров по шаблону. Затем клетки растут, дифференцируются и взаимодействуют друг с другом, образуя функциональную ткань.
В настоящее время появилось несколько типов тканей, таких как мышцы, кожа, кости.
Преимущества биопечати многочисленны. Они могут быть использованы для формирования тканей или органов необходимых для трансплантации. При этом используются клетки пациента, что устраняет любые проблемы с донорской совместимостью и отторжением.
Биопечать также используется для изготовления небольших трехмерных образцов тканей для медицинских исследований, таких как разработка новых лекарств. Таким образом, испытания на животных могут быть сокращены.
Возможно уже в скором времени можно будет воссоздать собственное сердце! К сожалению на данный момент исследователи могут печатать только тонкие ткани. Барьером является невозможность воссоздание кровеносных сосудов для более крупных тканей или органов. Американские исследователи планируют пересадить первое биопечатное сердце через 10 лет.