Китайцы уже придумали батареи-долгожители – заряжаешь раз и забыл на год. А российские ученые научили машины стареть медленнее, чем это делают голливудские звезды.
Какие еще изобретения и научные открытия продлевают срок службы запчастям и технике? Подробности – в программе "Наука и техника" на РЕН ТВ с ведущим Михаилом Борзенковым.
Вулканические дома: какой материал заменит бетон
Вот что бывает, когда сила атмосферного давления превосходит силу инженерного расчета. Коттедж в Белгороде буквально разъехался в разные стороны.
Новая кровля оказалась непосильной ношей для стального каркаса. Арматура, которая должна была скреплять фундамент и стены в единое целое, не выдержала нагрузки. В результате дом повело, фундамент просел, а стены треснули.
Казалось бы, что может быть крепче стальной арматуры? Но даже металл стареет и слабеет. Немецкие инженеры придумали, как продлить срок службы железного скелета зданий.
Эти стержни сплетены из волокон вулканического базальта, фактически застывшей лавы, и карбона. Такой композитный материал не ржавеет и выдерживает колоссальные нагрузки.
"Этот материал – титан строительного мира. Он в четыре раза легче стали и абсолютно неуязвим для коррозии, соленой воды и химикатов. Что это значит?
Мосты, порты и многоэтажные парковки теперь смогут служить более 100 лет без ремонта", – рассказал менеджер компании – производителя арматуры Кэрон Глэд.
Такой крепкий и невесомый каркас станет несгибаемым скелетом для зданий будущего, а еще убережет будущих жильцов от лишних трат. Его феноменальная прочность позволит сэкономить до 80% процентов бетона.
Впрочем, современные технологии способны продлить срок службы не только мостам и небоскребам, но и всему, что нас окружает.
Наука продолжает творить чудеса, заставляя технику служить годами, а материалы – становиться практически вечными.
Труба в трубе: можно ли починить канализацию быстро и дешево
В Калининграде на Каштановой аллее запуск отопления превратился в настоящий потоп.
Изношенные подземные коммуникации не выдержали давления. Прямо во дворе забили горячие фонтаны и закипели эмоции возмущенных жителей.
"В квартирах холод, зато на улице жара. Можно в баню ходить, в подвал. Я живу на первом этаже, и я не знаю, что у меня будет с квартирой", – пожаловалась жительница Калининграда Татьяна Петровская.
Аварию ликвидировали через два дня. Но теперь вернуть тепло в дома горожан можно гораздо быстрее. А все потому, что больше не нужно рыть огромные котлованы.
В Татарстане используют уникальные полимерные трубы, которые устанавливают прямо внутри старых проржавевших коммуникаций.
Специальная машина сворачивает пластиковую ленту в невероятно прочную трубу и проталкивает ее в коллектор. Новые секции крепятся как детали конструктора, без единого шва.
"Вот профиль медленно сейчас заходит прямо через машинку, проходит в корзину и далее скручивается здесь, закрываются замки внутри. Вот наглядно могу показать пример, как профиль защелкивается сам в себя. Он имеет замки с одной и с другой стороны. Сюда же в замки еще подается специально клей, который через несколько часов в районе замка, то есть абсолютно прочное герметичное соединение, не хуже, чем прочность самого пластика", – продемонстрировал начальник участка по контролю и монтажу труб Артем Шкарупа.
Чтобы защитить новые полимерные коммуникации, инженеры используют метод тампонажа. Пространство между трубами заполняется цементным раствором, который, застывая, создает монолитный каркас. Такая рубашка из бетона фиксирует новую трубу, защищает от грунтовых вод и коррозии, а также предотвращает обвалы.
"Наша разработка как минимум еще на 50 лет и более продлит срок службы старых канализационных труб и не только. Мы занимаемся ремонтом и канализационных труб, и водопровода, и ливневки, и даже газовые трубы можем ремонтировать", – добавил Артем Шкарупа.
Благодаря новейшему прочному покрытию двигатель автомобиля прослужит дольше
Срок службы есть не только у коммуникаций. Под капотом каждой машины находится лабиринт из трубок, шлангов и патрубков, отвечающих за охлаждение, подачу топлива, смазку и торможение.
Каждая из этих деталей подвержена экстремальным температурам, давлению и износу. Для продления ресурса двигателя необходима помощь автомеханика.
"Вот, к примеру, приехал данный автомобиль с течью сальников двигателя. Пробег совсем небольшой, порядка 60 тысяч километров. Но проблемы имеют место быть, так как это изнашивание деталей и они требуют своевременной замены", – показал автомеханик Дмитрий Шебалкин.
Столичные ученые придумали, как сделать запчасти двигателя долговечными. Они разработали уникальное нанокомпозитное покрытие на основе сверхтвердого соединения – нитрида циркония. Такая невидимая броня кардинально снижает разрушительное воздействие трения и вибрации.
"Тогда нам удастся увеличить срок службы автомобильного двигателя как минимум до 300 тысяч километров, ну а максимум, я думаю, это 400–450 тысяч километров", – заявила научный сотрудник НИЦ "Конструкционные керамические материалы" НИТУ МИСИС Вероника Суворова.
Секрет долговечности кроется в уникальном методе нанесения суперпрочного покрытия. В отличие от дорогих и опасных аналогов, для которых нужны баллоны с аргоном или азотом, российская разработка использует обычный сжатый воздух. Ремонт становится дешевле и безопаснее.
Стиральной машине больше не нужен ремонт: как защитить бытовую технику от поломок
Жаль только, что такой чудо-порошок нельзя напылить на детали в стиральных машинах. Главные враги тишины и долговечности наших домашних помощниц – вибрация и трение. Они буквально съедают такие элементы, как втулки барабана, которые требуют замены каждые 5 лет.
А знаете, что чаще всего приводит к поломке стиральной машины? Не поверите – привычка оставлять дверцу приоткрытой после стирки. Кажется, логично – пусть проветривается.
Но на самом деле это медленная смерть для агрегата. Влага уходит, а вместе с ней сохнут и трескаются все уплотнители и пластиковые детали. Результат – протечки и огромные счета за ремонт.
Избежать лишних трат поможет изобретение российских ученых. Они придумали специальное покрытие. Оно создает на деталях невидимый защитный слой, который не дает им разрушаться.
"Мы предлагаем использовать именно керамический нанослой, тонкую керамическую пленку на поверхности вот этих резиновых полимерных изделий. Она состоит из оксида алюминия. Это один из самых твердых материалов на планете", – рассказал ассистент Института ПМТ Национального исследовательского университета МИЭТ Тимофей Савчук.
Пленку наносят в два этапа. Сначала слой-прилипала, который намертво срастается с поверхностью детали. Сверху – гибкая и суперпрочная защитная броня.
В итоге резина и пластик не только остаются эластичными, но и получают сверхспособности: их теперь практически невозможно износить или разорвать.
Одежда мечты: российские ученые изобрели покрытие для ткани, которое не пачкается
Сейчас инженеры решают, как запустить производство деталей, которые уже на заводе будут получать свой защитный "костюм". Но вот беда – от частых стирок быстрее изнашивается не только техника, но и одежда.
Не спешите выбрасывать растянутый свитер или полинявшие джинсы. Российские ученые нашли способ продлить жизнь и вашим вещам. Они создали невидимое сверхскользкое покрытие для ткани.
Представьте: капли воды, масла или вина просто скатываются с поверхности, не оставляя следов. Даже пот не впитывается. Ваши вещи будут выглядеть как новые.
"Обычно подобные покрытия можно наносить, например, из жидкого раствора, окунанием. Однако при этом при высыхании такое покрытие может заполнять поры между волокнами ткани, что плохо скажется на ее дышащих свойствах. Наш же способ нанесения – раствором углекислого газа под давлением – позволяет избежать жидкой фазы, и при этом при декомпрессии наш растворитель улетает просто в виде газа", – объяснила научный сотрудник лаборатории физической химии полимеров ИНЭОС им. А.Н. Несмеянова РАН Полина Казарян.
Тесты показали: даже после 20 стирок защита продолжает работать. Но как внедрить такую технологию на фабриках? Ученые предлагают использовать уже существующие покрасочные линии и напылять специальный состав на готовые изделия. Это дешево, эффективно и не требует остановки производства.
Одной пары достаточно: какой материал продлит срок службы обуви навечно
А что наука может предложить для продления срока службы обуви? Воронежские ученые создали уникальный полимер для подошв, который практически невозможно стереть. Секрет в особой структуре материала: он одновременно прочный, как пластик, и гибкий, как резина. Такая подошва не изнашивается, не трескается на морозе и не дубеет со временем.
"Вся магия заключается в молекулярной структуре данных полимеров. Если не вдаваться в сложные химические формулировки и термины, то можно представить молекулу как сборный конструктор, в котором есть жесткие блоки стирола, работающие как сшивающие узлы и придающие прочность, и бутадиеновые цепи, соединяющие эти блоки, которые отвечают за гибкость и упругость", – обратил внимание директор научно-исследовательского центра компании по изготовлению материала для обувных подошв Денис Муромцев.
Такой материал – идеальное решение для спортивной и детской обуви. Именно она чаще всего не выдерживает активных игр и бега. Первые партии долговечных кроссовок и ботинок уже появились на полках магазинов.
"Вот пример обуви, на которой применяется такая подошва. Внешне вы, естественно, это никак не увидите, потому что это обычный ботинок, обычная подошва. Но когда вы начнете его применять, использовать, это сразу же почувствует ваша нога. Срок службы, естественно, данной подошвы увеличивается достаточно сильно. То есть, если мы говорим, что коэффициент стирания улучшился на 40%, эта обувь будет носиться и не стираться до скончания века", – показал Владимир Тимофеев.
Люди станут киборгами: как нанороботы смогут продлить жизнь человеку
Невероятно, но срок годности ученые обещают продлить не только вещам, но и нашему телу. В основе технологии долголетия – крошечные наноботы. Это микроскопические роботы, которые вскоре начнут патрулировать наши кровеносные сосуды.
Неуловимые стражи, невидимые человеческому глазу, будут вести непрерывную войну на молекулярном уровне: выслеживать и уничтожать раковые клетки, чистить артерии от холестериновых бляшек и даже точечно доставлять лекарства по организму.
"Эти роботы будут размером до 10 микрометров. Для сравнения: диаметр кровяной клетки эритроцита 6–8 микрометров. Нанороботы будут работать внутри организма: в крови, тканях, органах. Они будут находить и уничтожать болезнетворные бактерии и ремонтировать поврежденные клетки изнутри, предотвращая болезни до их появления", – поделился изобретатель и футуролог Рэймонд Курцвейл.
Первые прототипы наноботов, созданные из нитей ДНК, уже успешно испытаны на животных.
Исследователи уверены, что к 2030 году эта технология сможет превратить многие смертельные болезни в легкоустранимые неполадки. Наука работает на века, чтобы наши вещи служили долгие годы, а мы – жили как можно дольше.