Итак, мы снова погружаемся в мир незначительных, но важных изобретений, технологий и открытий, которые, как знать, может станут причиной очередной награды от Нобелевского комитета.
В этом выпуске: новый беспроводной ретранслятор сигнала для сетей пятого поколения, управление силой Казимира с помощью магнитных полей, роботы-рекордсмены по прыжкам, новый подход в рентгеновской микроскопии, гелевый генератор электричества из вибраций и новые результаты в области натриевых аккумуляторов. Приятного чтения!
Новый беспроводной ретранслятор для расширения зоны покрытия 5G.
Учёные из Токийского технологического института разработали инновационный беспроводной ретранслятор для расширения зоны покрытия 5G в местах с ограниченной видимостью. Новый ретранслятор, состоящий из 256 элементов, обеспечивает эффективную передачу беспроводной энергии и высокую эффективность преобразования мощности. Это позволяет улучшить гибкость и зону покрытия 5G, делая высокоскоростную, низколатентную связь более доступной.
Текущие 5G сети сталкиваются с двумя основными проблемами: низким соотношением сигнал-шум (SNR) и блокировкой связи из-за препятствий, таких как здания. SNR является критически важным для надежной связи, а блокировка связи ограничивает зону покрытия.
Новый беспроводной ретранслятор, разработанный командой учёных под руководством доцента Ацуси Сирэйн, использует технику формирования луча для улучшения SNR. Однако, в отличие от традиционных систем, он может работать в условиях ограниченной видимости, что делает его идеальным для использования в помещениях.
Управление силой Казимира с помощью магнитных полей.
Учёные из Университета науки и технологий Китая (USTC) успешно настроили силу Казимира, переключая ее от притяжения к отталкиванию и обратно, используя внешние магнитные поля. Их исследование, опубликованное в журнале Nature Physics, демонстрирует возможность управления силой Казимира между золотым шаром и пластиной из диоксида кремния, погруженными в водную феррофлюидную среду.
Сила Казимира - это квантово-механический феномен, возникающий из-за флуктуаций электромагнитного поля между двумя проводящими или диэлектрическими поверхностями, расположенными на коротком расстоянии друг от друга. Исследования показали, что эта сила может быть как притягивающей, так и отталкивающей, в зависимости от диэлектрических и магнитных свойств материалов, используемых в экспериментах.
Исследователи использовали магнитное поле для управления магнитной проводимостью феррофлюида, что позволило им настроить силу Казимира. Они провели серию теоретических расчетов, которые предсказали, что сила Казимира может быть переключена от притяжения к отталкиванию при изменении внешнего магнитного поля, расстояния между материалами и объема феррофлюида.
Затем они провели эксперимент, иизмеряя силу Казимира внутри феррофлюида. Результаты эксперимента подтвердили предсказания теоретических расчетов, демонстрируя возможность управления силой Касимира с помощью магнитного поля.
Роботы-прыгуны: новый уровень энергетической эффективности и высоты прыжка.
В последних исследованиях в области робототехники были достигнуты значительные успехи в разработке роботов, способных к высоким прыжкам. Роботы-прыгуны могут преодолевать сложные препятствия и эффективно перемещаться по сложному рельефу. В недавнем исследовании, проведенном в Университете Манчестера, инженеры разработали дизайн робота, способного прыгать на высоту более 120 метров, что превышает предыдущие рекорды.
Исследователи обнаружили, что традиционные роботы-прыгуны часто отталкиваются от земли до полного освобождения запасенной энергии пружины, что приводит к неэффективным прыжкам и ограничению максимальной высоты. Они также тратят энергию на боковое движение или вращение вместо прямого подъема. Новый дизайн фокусируется на устранении этих нежелательных движений, сохраняя необходимую прочность и жесткость конструкции.
Исследователи также изучили влияние размера и формы робота на его способность к прыжкам. Они обнаружили, что небольшие роботы легки и маневренны, но большие роботы могут нести более мощные моторы для более мощных прыжков. Оптимальный размер робота находится где-то посередине. В своём исследовании учёные перераспределили массу компонентов робота кверху и сделали его структуру более узкой к низу, что улучшает производительность и энергоэффективность.
Следующей целью исследователей является контроль направления прыжков и использование кинетической энергии при приземлении для увеличения количества прыжков, которые может выполнить робот на одном заряде. Они также планируют разрабатывать более компактные м лёгкие дизайны для космических миссий, чтобы, например, было легче транспортировать и развертывать робота на Луне.
Новый метод рентгеновской микроскопии для обнаружения мелких дефектов в материалах.
Исследователи из Ассоциации исследовательских центров имени Гельмгольца разработали новый метод рентгеновской микроскопии, позволяющий визуализировать мелкие изменения в материалах на нанометровом уровне. Этот метод особенно важен для материаловедения и контроля качества, где необходимо обнаруживать небольшие трещины или включения в материалах.
В отличие от традиционных рентгеновских изображений, которые создают контраст за счет ослабления рентгеновских лучей, проходящих через участки материала с разной плотностью, новый метод использует рассеянный свет, который отклоняется в различных направлениях. Это позволяет обнаруживать мелкие структуры, которые обычно трудно или невозможно увидеть. Метод основан на использовании оптических элементов, которые направляют рентгеновские лучи по известному пути, а затем блокируют ослабленный свет с помощью апертуры. Рассеянный свет, изменяющий направление при прохождении через образец, может проходить мимо апертуры, создавая темное поле изображения с нанометровым разрешением.
Новый метод позволяет визуализировать мелкие дефекты и структуры, которые ранее было трудно обнаружить. Это может значительно улучшить качество материалов и обнаружение дефектов в таких областях, как производство металлических деталей, электродов для электрических автомобилей и топливных элементов. Метод может быть легко реализован в существующих рентгеновских микроскопах, что делает его доступным для широкого спектра исследователей и компаний.
Устройство на основе геля для извлечения энергии из вибраций для носимых сенсоров.
Команда исследователей из Национального института материаловедения (NIMS), Университета Хоккайдо и Университета фармацевтики Мейдзи разработала электретный гель, способный стабильно удерживать большой электростатический заряд. Комбинация этого геля с высокочувствительными электродами позволила создать сенсор, способный воспринимать низкочастотные вибрации (например, вибрации, генерируемые движением человека) и преобразовывать их в сигналы напряжения. Это устройство может быть использовано в качестве носимого сенсора для мониторинга здоровья.
Электретный гель был создан путём добавления малого количества низкомолекулярного гелеобразователя к жидкости alkyl–π. Это привело к значительному улучшению свойств геля, включая его эластичность и способность удерживать электростатический заряд. Комбинация электретного геля с гибкими электродами позволила создать сенсор, способный воспринимать вибрации с частотами до 17 Гц и преобразовывать их в сигналы напряжения до 600 мВ.
В будущих исследованиях команда планирует развивать носимые сенсоры, способные реагировать на тонкие вибрации и различные деформации, улучшая характеристики заряда электрета и прочность геля alkyl–π. Кроме того, поскольку гель является перерабатываемым и многоразовым материалом для сенсоров вибрации, его использование ожидается способствовать развитию замкнутой экономики.
Увеличение емкости натриевых аккумуляторов с помощью новой технологии.
Ученые разработали инновационную технологию для увеличения емкости натриевых аккумуляторов, что может привести к созданию более дешевых и безопасных альтернатив литий-ионным аккумуляторам. Натрий является более доступным и легче добываемым ресурсом по сравнению с литием.
Исследование, проведенное в журнале Applied Physics Reviews, было возглавлено профессором Олегом Колосовым из Университета Ланкастера и профессором Чжигао Хуаном из Фуцзяньского университета.
Ученые разработали уникальную технику электрохимической ультразвуковой силовой микроскопии (EC-UFM) для наноразмерного изображения интерфейсов в аккумуляторах непосредственно во время их работы. EC-UFM позволяет наблюдать формирование и свойства одного из ключевых элементов в этих аккумуляторах - твердофазного интерфейса (SEI), который влияет на емкость, мощность и долговечность аккумуляторов.
Исследование показало, что слой SEI на поверхности анода из графена может быть механически мягким и не препятствовать обратному коинтеркалированию натрия в графен. В то же время, слой SEI на поверхности токопровода из никеля содержит жесткие и тонкие неорганические соединения и является электрохимически стабильным. Эти результаты помогают понять формирование SEI на поверхности анода из графена в электролите на основе диглима, что является важным шагом в развитии натриевых аккумуляторов с высокой емкостью.
___________________________________________________________________
Спасибо Вам за чтение, надеюсь Вам понравилась! Ставьте Ваши реакции, пишите комментарии, расскажите, какая новость вас больше всего заинтересовала. Не забывайте подписываться, если вы ещё не подписались, а также поддержите нас на Бусти, там будут эксклюзивные материалы и ранний доступ ко всем регулярным материала и роликам. Заранее спасибо!