Наука не стоит на месте. Еще в начале XX века люди поменяли фокус своего внимания с фундаментальной науки на прикладную – от знаний теперь хотят получать и экономическую выгоду. Вместе с научными открытиями мы получаем и выгоду. Рассказываем вам о самых неожиданных изобретениях последних лет.
Бесконечная батарейка
Системы «умного дома», бытовые приборы, которые управляются голосом, всевозможные датчики слежения… Все эти изобретения, про которые раньше писали фантасты, давно стали частью нашей обычной жизни. Но вместе с собой они принесли и важную проблему — отсутствие источника энергии для огромного количества датчиков. Протягивать к каждому девайсу отдельный провод просто-напросто невыгодно.
Решить эту проблему смог стартап группы компаний «Флекслаб» Северо-Западного наноцентра. Команда ученых создала разработку харвестер – небольшое устройство, которое создает из солнечного света и искусственного освещения электрическую энергию. По сути своей изобретения является автономной батареей.
Индустриальным партнером команды разработчиков стал Российский центр гибкой электроники (входит в группу компаний «ТехноСпарк»), в котором харвестеры создаются с использованием технологий печати на гибкой подложке. В 2021 году РЦГЭ завершил трансфер технологий из ведущих мировых центров микроэлектроники — Кембриджа в Великобритании и iMEC в Бельгии — и получил первый работоспособный образец ключевого элемента электронных устройств — тонкопленочного транзистора TFT (Thin Film Transistor). Главная особенность заключается в том, что для его создания использовали альтернативный кремнию полупроводниковый материал IGZO (Indium Gallium Zinc Oxide). Уже в следующем году была запущена линия по производству харвестеров.
У «бесконечной батарейки» огромный потенциал применения, при этом он выходит далеко за пределы подпитывания умного дома. В приобретение харвестеров уже заинтересованы компании из Израиля, Южной Кореи, Ирана, Турции, а также российские госструктуры. Например, обсуждается сотрудничество с Гознаком для питания сенсоров влажности. Бумажные купюры очень к ней чувствительны, поэтому на производстве стоят соответствующие датчики. Помимо этого, многие промышленные производства используют датчики свежести продуктов, температуры и давления, а крупные сети уже задумываются о переходе на китайские и корейские электронные ценники. Для всего этого требуется питание, а значит нужны харвестеры.
Тепло из воздуха
Ученые и инженеры из российской компании CALDOtech нашли способ, с помощью которого можно извлекать тепло из воздуха. Они разработали безынерционную систему отопления на основе графитовых нанотрубок с КПД 99,2%.
Вы, скорей всего, подумаете, что в реальной жизни это невозможно. Но факт в том, что именно такой результат показала экспертиза, которую провела Комиссия научно-исследовательского и проектного республиканского унитарного предприятия «БЕЛТЭИ» (Республика Беларусь), куда новый отопительный прибор отдали на испытания.
«Все очень просто: наш прибор посылает колебательные импульсы молекулам углерода, которые содержатся в воздухе. А дальше работают простые законы физики. Чем интенсивнее движение молекул, тем выше температура вещества. Таким образом, весь воздух в помещении равномерно прогревается до нужной температуры. А КПД, почти как у «вечного двигателя», достигается за счет того, что импульсы передаются безынерционно, то есть без потерь. Энергия не теряется в пространстве, а практически полностью преобразуется в тепло.
В своей разработке инженеры обратились к новому материалу — графену, за открытие которого ученые получили Нобелевскую премию в 2010 году. Сделано это было по той причине, что добавление графеновых нанотрубок в привычные нам материалы придает последним новые свойства. Это и использовали изобретатели инновационной системы отопления, спустя три года исследований получив уникальный графеново-полимерный состав, который создает на поверхности непрерывную токопроводящую сеть из углеродных нанотрубок с высоким коэффициентом теплоотдачи.
Алмазы в микроволновке
Другой известный российский стартап CVD. Spark создал собственную технологию, благодаря которой можно выращивать синтетические алмазы методом химического осаждения из газовой фазы.
«По своей конструкции реактор синтеза алмазов можно упрощенно назвать микроволновой печью, так как основной источник ионизации газов в камере — это СВЧ-магнетрон. Только он гораздо мощнее и сложнее, чем в обычной микроволновке. Мы помещаем в реактор затравку — тонкую пластину монокристаллического алмаза, создаем вакуум и подаем в реакционную зону смесь водорода и метана. После включения магнетрона смесь газов ионизируется до состояния плазмы. В ней происходят химические реакции, углерод из метана осаждается на затравку и слой за слоем воспроизводит ее кристаллическую структуру, пока не вырастает алмаз нужного размера», — рассказывает Алексей Кущиков, генеральный директор компании CVD. Spark.
Подобные алмазы используются в первую очередь для теплоотводов силовой и микроэлектроники, оптических элементов мощных лазеров, детекторов ионизирующего излучения, а также в качестве упрочняющего покрытия на инструментах. А монокристаллические алмазы всегда идут на производство ювелирных изделий. При этом по своим свойствам искусственные драгоценные камни ничем не отличаются от натуральных, а по некоторым параметрам превосходят их.
Однако основное преимущество — это скорость и предсказуемое качество. Натуральные алмазы создаются в течение миллионов лет в условиях высоких температур и давления внутри земной коры, а искусственные можно получить невероятно быстро – за период от нескольких дней до месяца!
А вы знали о том, что существуют подобные технологии? Делитесь в комментариях!
