Скорпионы помогли ученым найти способ защитить машины от износа.
Песчаные бури, грунтовые дороги, вулканический пепел и вездесущая песчаная пыль вызывают ускоренный износ механизмов и даже прочнейших покрытий. Это влечет ускоренный износ деталей и может спровоцировать аварии, вызвав например отказ реактивного двигателя самолета после пролета сквозь облако вулканического пепла.
Воздействие абразивных частиц повреждает лопасти вертолетов, сопла ракетных двигателей, лопатки турбин и другие механизмы, ежегодно нанося миллионы долларов ущерба. Фильтры помогают задерживать абразивные частицы, но при этом снижают топливную эффективность двигателей и требуют постоянной чистки или замены. В то же время, разработка и использование эрозионно-стойких материалов требует больших финансовых затрат.
[highslide]http://filearchive.cnews.ru/img/reviews/2012/01/30/31_scorpio.jpg[/highslide] Скорпион дал ученым рецепт защиты от песчаных бурь
Трое ученых, Живу Хан, Юнкиу Жанг и Вен Ли, нашли новый способ защитить различные поверхности от абразивных частиц. Исследователи обратили внимание на скорпиона. Как известно, этот древнейший отряд членистоногих успешно выживает в жарких песчаных пустынях. Благодаря миллионам лет эволюции скорпионы приобрели уникальную способность противостоять истирающему воздействию песчинок.
Ученые с помощью лазерного трехмерного сканера тщательно изучили поверхность тела желтого скорпиона и разработали компьютерную модель, которая имитирует взаимодействие тела скорпиона с потоком песка и воздуха. В результате был обнаружен рисунок из канавок и выпуклостей, который помогает скорпиону справиться с разрушающим воздействием песка.
С помощью компьютерного моделирования и продувки искусственных образцов в аэродинамической трубе в итоге удалось создать оптимальный рисунок поверхности, способствующий снижению воздействия эрозии. Оказалось, что ряд небольших канавок, расположенных под углом 30 градусов по направлению к потоку газа или жидкости, позволяет существенно повысить устойчивость металла к истиранию.
Микромашины активно проникают в жизнь человека, выстраиваясь в его мир и перестраивая его. Конечно, основные перемены впереди, тем не менее, уже сейчас можно увидеть перспективные экземпляры, способные вывести существование людей на совершенно новый уровень.
Миниатюрные роботы совершат настоящую революцию в различных областях человеческой деятельности. Механические тараканы разыщут выживших под завалами, электронные мухи заглянут в самые темные уголки на поле боя, дистанционно управляемые осы впрыснут снотворное в кровь террориста, взявшего заложников, группы пауков-автоматов тысячами высыплются на поверхность Марса, роботы-пчелы смогут без отдыха опылять сельскохозяйственные культуры, а сотни роботов размером с бактерию "подлатают" заболевшего человека изнутри.
Миллионы дешевых микромашин навсегда изменят мир, и каждый человек сможет поучаствовать в этом, собирая нужного робота у себя на кухне с помощью трехмерной печати.
Создание микромашин – это очень сложная научно-техническая задача, однако первые шаги уже сделаны.
Робот-стрекоза
Пока разработка полностью автономного микроробота является сложной проблемой, поскольку для этого необходимо поместить в крошечное устройство источник энергии, силовой привод, систему связи и управления, а также датчики. Поэтому ученые из Гарварда для начала решили создать робота, который может совершать управляемый вертикальный полет. В сентябре 2011 года они продемонстрировали свою механическую летающую машину, похожую на стрекозу. Маленький робот весит всего 56 мг и с помощью двух крыльев способен быстро набирать высоту и плавно опускаться.
Основу конструкции составляет двойная консольная балка, которая может двигаться только в вертикальном направлении. Когда робот взмахивает крыльями, инерционные и аэродинамические силы заставляют крылья вращаться. Это создает ненулевой угол атаки крыла и, соответственно, подъемную силу.
В общем, чем быстрее робот хлопает крыльями, тем выше подъемная сила, которая, кстати, в 3,6 раз больше веса самого робота, что позволяет в будущем разместить на нем систему управления, датчики и источник питания.
Спасатель-многоножка
Вдохновленные успехом с летающим роботом, ученые также изготовили чрезвычайно интересную механическую многоножку, которая может найти самое широкое применение, например, при поисково-спасательных работах. Многоножка с 20-ю ногами довольно резво передвигается по ровной поверхности. Преимущества данной машины - экономичность, высокая проходимость и надежность: она может продолжить движение, даже если сломаются несколько секций.
В настоящее время уже существует автономная шестиногая модель данного робота под названием HAMR3. Эта механическая многоножка весит 1,7 грамма, имеет длину 5,7 см и развивает скорость до 4 см в секунду. Робот имеет шесть ног, очень похожих по устройству на конечности таракана. В движение ноги приводятся с помощью пъезоэлектрических пластин, питаемых крохотной батарейкой GM300910 весом 330 мг и емкостью 8 мА/ч. Батарейки хватает на 2 минуты непрерывного движения.
Источник питания является главным слабым местом HAMR3. К сожалению, современные аккумуляторы имеют слишком низкую плотность энергии для использования в микророботах, а солнечные панели - недостаточную эффективность преобразования света в электричество. Но даже в нынешнем виде HAMR3 демонстрирует огромный потенциал микромашин. Цена серийных многоножек должна быть невысокой: они изготавливаются из недорогих материалов с помощью лазерной резки и тех же технологий, что применяются для печати электронных плат.
Роботизированные частицы
Робот из Аргоннской Национальной лаборатории Министерства обороны США совершенно не похож на привычные нам машины. По сути, это взвесь ферромагнитных микрочастиц диаметром 0,5 мм, которые плавают между двумя слоями несмешивающихся жидкостей. Но как только ученые включают магнитное поле, перпендикулярное поверхности жидкости, микрочастицы быстро собираются в кольцеобразные структуры, названые «астры». Меняя конфигурацию магнитного поля, можно дистанционно управлять движением астр: заставлять их кружиться, двигаться в заданном направлении, собираться в группы и т.д. Астра может чинить себя: в случае разрушения или потери микрочастиц достаточно снова включить магнитное поле, и частицы вновь собираются вместе. Более того, есть возможность изменить форму астры, превратив ее в своеобразные щипцы, позволяющие транспортировать различные немагнитные материалы, причем в несколько раз тяжелее самой астры. Также астры могут объединяться в группы и, например, собирать частицы, взвешенные в воде, действуя как своеобразный пылесос.
Самособирающиеся роботы-астры открывают уникальные возможности. Прежде всего, в науке, поскольку с их помощью можно перемещать хрупкие тяжелые предметы, что затруднительно сделать лазером или механическим манипулятором. В будущем состоящие из множества микрочастиц роботы найдут самое широкое применение. Они смогут очищать воду от различных загрязнителей, работать, как микронасосы, например, в микрофлюидных чипах.
Внутренний наблюдатель
Некоторые микророботы уже выполняют полезную работу. В декабре 2011 года специалисты Тель-Авивского университета представили микромашину, предназначенную для путешествия в тело человека. Сегодня для исследования пищеварительного тракта уже используются небольшие капсулы с миниатюрной видеокамерой. Однако они двигаются случайным образом и снимают "что попало".
Израильская капсула-робот имеет небольшой двигатель, которым можно управлять с помощью магнитного поля сканера МРТ. В ходе испытаний маленькая "подводная лодка" уверенно двигалась в резервуаре с водой. Совсем скоро управляемая микрокапсула позволит детально обследовать желудочно-кишечный тракт и находить скрытые опухоли, раны, проводить биопсию или доставлять лекарства прямо в очаг заболевания. Это имеет огромное значение для медицины, поскольку рак желудочно-кишечного тракты является самым смертоносным из всех раковых образований – от него в мире ежегодно погибают 1,5 млн человек.
Робот-окулист
В Институте робототехники и интеллектуальных систем в Швейцарии разрабатываются несколько типов микророботов. В начале прошлого года ученые продемонстрировали микромашину, от которой становится неуютно практически каждому – робота, способного плавать внутри глазного яблока. Несмотря на наше инстинктивное неприятие любого предмета, который касается столь чувствительной и важной части нашего тела, крохотный робот все же предпочтительнее множества инъекций в глаза с помощью иглы. В этом и состоит главная задача микроробота: в течение нескольких месяцев робот может плавать по глазу, доставляя в нужное место микродозы лекарства. Таким образом можно эффективно лечить различные заболевания, такие как макулярная дегенерация, вызывающая слепоту. Фактически робот пока представляет собой контейнер для лекарств, управляемый с помощью магнитного поля, но в перспективе это устройство сможет путешествовать внутри тела, выполняя различные «поручения» врачей.
Робот-толкач
Швейцарские инженеры также разработали оригинальный движитель для микророботов, который позволяет микромашинам передвигаться по различным поверхностям. Создание двигательной установки для мобильных микророботов является одной из основных проблем. На современном этапе трудно изготовить микроскопический источник питания для двигателя микроробота, поэтому швейцарцам пришлось разработать силовую установку, которая забирает энергию из окружающей среды, вернее, управляющего магнитного поля.
В конструкции данного двигателя вместо привычных индукционных катушек применено непосредственное преобразование энергии магнитного поля в механическую. Двигатель состоит из рамок из золота и никеля и двух «молоточков». Под действием магнитного поля определенной конфигурации рамки изгибаются, молоточки соударяются, и двигатель толкает робота в определенном направлении и с нужной оператору скоростью.
Крохотный резонансный двигатель сможет двигать микророботов в нужном направлении, причем с высокой точностью и определенной скоростью, что крайне важно для роботов, работающих внутри человеческого тела.
Левитирующие роботы
Ученые из научного центра SRI International (США) разработали технологию, которая позволяет обойтись без движущихся частей. Созданные ими левитирующие в магнитном поле (как поезда на магнитной подушке) роботы практически не изнашиваются. При размере от 0,1 до 1 см они развивают исключительно высокую скорость: преодолевают за одну секунду расстояние, равное 217 длинам собственных тел (для сравнения у гепарда этот показатель равен 18). Также левитирующие роботы обладают высочайшей точностью движения – около 40 нанометров, - что позволяет собирать с их помощью сложные микроструктуры.
Все вышеперечисленное - лишь малая часть из сотен проектов микромашин. А засекреченных военных программ, скорее всего, гораздо больше. Микромашины войдут в нашу жизнь очень скоро. С одной стороны, они откроют новые возможности для медицины, промышленности и военного дела. С другой стороны, наша личная жизнь подвергнется массированной атаке, и трудно сказать, какой будет эпоха «микрореволюции».
За переутомлением на работе проследит кепка SmartCap
опубликовано 31 янв ‘12 23:27 текст: Сергей Васильев /Infox.ru
Австралийская компания EdanSafe разработала «умную» кепку SmartCap, которая осуществляет непрерывный мониторинг мозговых волн человека и проводит их анализ на предмет обнаружения признаков утомления. Водонепроницаемый сенсор располагается под подкладкой кепки, что позволяет стирать ее, не опасаясь за последствия и за то, что функционал устройства каким-то образом нарушится.
Едва ли нужно быть экспертом, чтобы знать, какое влияние на безопасность труда оказывает утомленное состояние работника — это одна из основных причин, по которым на производстве происходят несчастные случаи. Конечно, время от времени на производстве следует делать перерывы, но на практике гораздо сложнее объяснить человеку, насколько он на самом деле устал. Эти соображения побудили инженеров проекта EdanSafe разработать кепку SmartCap со встроенным сенсором усталости.
Расположенный под подкладкой сенсор постоянно отслеживает электрическую активность мозга на линии роста волос. При этом никаких специальных приготовлений для работы с сенсором не требуется. Сигналы с сенсора подаются на связанный с ним компьютерный модуль, где раз в секунду обрабатываются при помощи разработанного специалистами компании алгоритма. Таким образом, система постоянно следит за уровнем внимания своего владельца, пишет сайт gizmag.com.
Результаты обработки данных транслируются по беспроводному протоколу Bluetooth на внешнее устройство. Это может быть смартфон с установленным на нем специальным приложением или производимый той же компанией мобильный сенсорный монитор SmartCap. Когда состояние мозга испытуемого выходит за установленные рамки, связанное устройство подает визуальный и звуковой сигналы. Кроме того, сенсор «знает», надета кепка на голову или нет, а это значит, работник не сможет скрыть своего утомленного состояния, даже если попытается. Сенсор в кепке может быть легко снят и использован в каком-либо ином варианте или иной конструкции.
И, наконец, самой полезной для работодателя функцией является технология SmartCap Fatigue Manager Server, данные с ряда сенсоров могут транслироваться на центральный вычислительный центр, чтобы работодатель следил за состоянием своих подчиненных.
Итальянские физики: Темной энергии нет. Есть антигравитация
Итальянский физик Массимо Виллата из Национального института астрофизики разработал теорию, согласно которой никакой темной энергии не существует, а отталкивающая гравитационная сила, которая приводит к ускоряющемуся расширению Вселенной, вызывается антигравитационным действием частиц антиматерии.
Понятие темной энергии появилось после того, как в 1998-м году было обнаружено это ускоряющееся расширение, и потребовалось его хоть как-то объяснить. С тех пор это понятие так расшифровано и не было. Виллата относится к физикам, считающим темную энергию элементом ad hoc (то есть применительно к данному случаю), введенным в стандартную теорию космологии и не имеющим никакого физического значения. Он предлагает объяснить действие антигравитации наличием больших количеств антиматерии, скапливающихся в космических пустотах, где обычной материи практически нет.
В своей статье, принятой к публикации журналом Astrophysics and Space Science, он рассматривает сценарий, при котором, как это и предсказано общей теорией относительности, хотя экспериментально до сих пор не подтверждено, частицы антиматерии обладают антигравитацией, то есть отталкивают обычную материю, но притягиваются друг к другу. Скапливаясь в пустотах наподобие Local Void, расположенного по соседству с Млечным путем и тянущегося на миллионы световых лет, они способны на столь мощное гравитационное отталкивание, которое, по расчетам Виллато, может обеспечить наблюдаемое ускорение расширяющейся Вселенной, уничтожая тем самым необходимость в существовании темной энергии, а, может быть, и самой темной материи.
В пользу своей теории Виллато приводит движение группы галактик, включающих в себя и Млечный Путь, известной как Local Sheet. Физики определили три компонента, влияющих на это движение – гравитационное воздействие галактического кластера Вирго, не совсем понятное воздействие со стороны кластера Центавра, и третий, аномальный компонент, объяснения которому до сих пор не найдено. С помощью темной энергии эту аномалию объяснить невозможно. Виллато объясняет ее наличием пустоты (он даже указывает на конкретную пустоту), антиматерия которой отталкивает эти галактики и вполне может оказаться тем самым аномальным компонентом. Кстати, антиматериальные скопления могут объяснить и происхождение космических пустот, ибо их существование противоречит предсказаниям современной космологии – антиматерия просто вытолкнула оттуда все материю.
опубликовано 1 фев ‘12 10:10 текст: Надежда Маркина/Infox.ru
Нейрофизиологи сделали важный шаг к тому, чтобы понимать внутренний голос человека, в том числе, тех, кто лишился дара речи из-за тяжелой болезни. Они научились «слышать» воображаемую речь по электрической активности мозга.
Исследователи из Калифорнийского университета в Беркли (University of California, Berkeley) декодировали электрическую активность в височной доле коры мозга – в так называемой слуховой коре, в то время как человек слышал и распознавал речь. Это послужило им для создания «словаря», пользуясь которым они узнавали, какое слово человек слышит или мысленно произносит.
«Это огромный шаг вперед для помощи пациентам, у которых нарушен механизм речи из-за инсульта или паралича, - сказал соавтор эксперимента Роберт Найт (Robert Knight), профессор психологии и нейронаук. – Если мы сможем реконструировать воображаемый разговор мозга, то поможем тысячам людей».
Ученые работали с 15 пациентами-эпилептиками, которым для купирования приступа прямо в кору мозга во время операции были вживлены микроэлектроды. 256 электродов располагались в височной доле коры. Эти же электроды помогли нейрофизиологам следить за электрической активностью в слуховой зоне.
Роберт Найт и его коллеги создали компьютерную программу, которая связала слова с электрическими импульсами, возникающими в слуховой зоне коры. Сначала установку «обучали», в процессе обучения испытуемые прослушивали человеческую речь. Когда программа заработали на распознавание, она, по характеру электрической активности угадывала, какое слово человек слышит.
Ученые сравнивают это с тем, что пианист играет на рояле, а другой пианист смотрит на него через звуконепроницаемую перегородку и слышит музыку по движению его пальцев. «Программа основана на звуках, которые человек слышит, но ее также можно использовать для реконструкции воображаемой, внутренней речи, - подчеркнул Брайан Пэсли (Brian N. Pasley), другой участник исследования. – Существует уже много доказательств того, что реальные и воображаемые звуки активируют одни и те же группы нейронов мозга. Значит, мы можем таким способом синтезировать воображаемую речь».
Авторы работы надеются, что их изобретение позволит сконструировать нейропротезы, позволяющие «говорить» пациентам, которые утратили способность к речи. Так же, как другие нейропротезы позволят «мысленно» управлять движением искусственных конечностей. Статью с результатами они опубликовали в открытом журнале PloS Biology.
Ученые сумели услышать "голос мозга"
03.02.12, Пт, 16:23, Мск
Ученые из Калифорнийского университета в Беркли с помощью магнитно-резонансного спектрометра научились читать слова, возникающие в мозгу человека. Это достижение, заявляют они, может помочь врачам в установлении контакта с коматозными или парализованными пациентами, которые все слышат и понимают, но не в состоянии ответить.
Чтение электрических сигналов, возникающих в мозгу, уже второе десятилетие разрабатывается различными лабораториями мира. До сих пор подобные исследования концентрировались в основном на том, чтобы помочь пациенту силой мысли передвигать курсор по экрану монитора и тем самым обеспечить его хотя бы такое общение с внешним миром. В прошлом году группа исследователей из Университета Вашингтона добилась того же самого, то есть создала для пациентов интерфейс "мозг-компьютер", используя речевые каналы мозга – пациент мог передвигать курсор, мысленно произнося гласные звуки.
Пытаясь развить этот метод, ученые из Беркли, попытались расшифровать речевые сигналы, возникающие в мозгу, наблюдая с помощью магнитно-резонансного спектрометра за электрическими сигналами, возникающими в так называемой верхней височной извилине (ВВИ). Это обширная область мозга, отвечающая не только за слух, но и помогающая нам понимать лингвистический смысл звуков, которые мы слышим.
Пятнадцати добровольцам – пациентам, страдающим эпилепсией и опухолями мозга, - они проигрывали аудиозаписи, где воспроизводились отдельные слова и простые предложения, а потом пытались разобраться в хаосе элетросигналов мозга, возникающих в ответ на эти звуки. Разработанная ими компьютерная программа соотнесла различные звуки, произнесенные с различной тональностью, и "вспыхивающие" при этом районы ВВИ. Таким образом, они научились делать обратное – расшифровывать слова, "произнесенные" мозгом пациента.
В потенциале работа ученых из Беркли может привести к созданию "речевого протеза", но, предупреждают исследователи, такой протез может быть реализован лишь после целой серии длительных и интенсивных исследований.
НАСА уже знает, как будут выглядеть самолеты будущего, и активно тестирует новые технологии, которые помогут воплотить идею.
Для того, чтобы авиатранспорт становился все привлекательнее для пассажиров, авиаконструкторам приходится решать сложнейшие технические проблемы.
Специалисты НАСА в ближайшие недели начнут вторую серию испытаний нового поколения дозвуковых авиалайнеров. Широкомасштабная работа включает разработку планера новой конструкции, гибридной электрической силовой установки, обшивки, определение оптимальной формы крыла, продувка моделей в аэродинамической трубе и т.д.
Первая часть испытаний началась в 2010 году, и к настоящему времени в НАСА уже представляют облик авиалайнера будущего. По сравнению с современными самолетами, он будет иметь намного меньшее лобовое сопротивление, вес, потребление энергии, меньше шуметь и загрязнять окружающую среду.
[highslide]http://filearchive.cnews.ru/img/reviews/2012/02/07/07_plane_1bd61.jpg[/highslide] Возможно, в будущем авиалайнер такой формы станет привычным зрелищем
Возможно, будет принята конструкция летающего крыла, которая позволяет увеличить объем грузопассажирского отсека при одновременном снижении лобового сопротивления. Крылья у авиалайнера будущего будут длинными и «упругими».
Технология «упругости», т.е. изменения формы и управления колебаниями крыла никогда ранее в гражданской авиации не применялась и будет основана на использовании материалов с эффектом памяти и продвинутой многоцелевой механизации крыла. Новые технологии проектирования и производства позволят применить в конструкции планера детали сложной формы, изогнутые и спрофилированные для определенных, точно смоделированных нагрузок. Это значительно сэкономит вес и повысит безопасность самолета.
Благодаря интеграции небольших гибридных двигателей в корпус снизится шум, что особенно важно во время полета на малой высоте. Двигатель будет на 15% легче современных аналогов. В нем будут применяться прорывные технологии, вроде лопаток вентилятора турбины из металла с памятью формы. Такая лопасть будет автоматически изменять свою форму на различных режимах тяги, что позволит экономить топливо и снижать вредные выбросы. Фюзеляж нового авиалайнера будет изготовлен с широким использованием углеводородного волокна, что снизит его вес на 25%.
В результате интеграции этих и многих других технологий авиалайнер будущего сможет взлетать и садиться на короткие взлетно-посадочные полосы, будет экономичнее, вместительнее и безопаснее.
Заявка на революцию: новый светодиод в 10 раз ярче
Компания Soraa заявила о разработке дешевой и яркой светодиодной лампочки, которая может заменить все остальные источники освещения. Светодиодные светильники - это энергоэффективная, нетоксичная, долговечная альтернатива современным лампам накаливания и галогенным лампам. Однако освещение крупных помещений с помощью светодиодов оказалось делом технически сложным и дорогостоящим.
Специалисты американской компании Soraa решили исправить ситуацию и разработали новый тип светодиодов, который генерирует в 10 раз больше света при том же количестве дорогостоящего активного вещества. Первым продуктом компании стала 12-ваттная лампочка, которая потребляет на 75% меньше энергии, чем аналогичная по яркости 50-ваттная галогенная лампа. Представители компании не называют стоимость лампы, но говорят, что она окупится менее чем за один год благодаря экономии электроэнергии.
Светодиодная лампа Soraa MR16
Светодиоды содержат полупроводниковый материал, который светится при прохождении электрического тока. Обычно для этого выращивают тонкий слой нитрида галлия на сапфировой или кремниевой подложке. Soraa использует другой подход – только нитрид галлия. Это уменьшает дефекты в кристаллической структуре между двумя различными слоями, которые снижают производительность светодиодов. Благодаря применению только нитрида галлия, сквозь новые светодиоды можно пропустить в 10 раз больше тока, что увеличивает яркость свечения новой лампочки.
Разумеется, нитрид галлия заметно дороже, чем любой сапфир или кремний, но, по словам разработчиков, увеличение эффективности светодиода с лихвой компенсирует рост стоимости сырья. Например, для создания эквивалента 50-ваттной ламы накаливания требуется объединить несколько обычных светодиодов, в то время как технология Soraa обходится одним.
Трудно сказать, удастся ли новому светодиоду совершить долгожданную революцию в области освещения. Все же нитрид галлия очень дорог: за 3-сантиметровую полоску нужно отдать 500 долл., что намного дороже 30 долл. за 10 с лишним сантиметров кремния или 5 см сапфира. К тому же, нитрид галлия сложен в обработке. Будем надеяться, что специалисты Soraa смогут преодолеть эти проблему и начнут массовый выпуск дешевых светодиодных ламп.
Человечество всеми силами старается приспособить мир под себя, делая свою жизнь максимально удобной и комфортной. Не последнее место в этом занимает одежда. Несмотря на новые материалы и технологии изготовления, остальные ее свойства пока еще далеки от идеала. Привилегированное положение занимают военные, которым уже доступна форма нового поколения. Однако ученые уверены, что век технологической одежды наступит уже совсем скоро.
Прошли сотни тысяч лет с тех пор, как наши предки начали кутаться в звериные шкуры, чтобы спастись от холода. Сама по себе одежда за это время изменилась несильно. Конечно, сшита она аккуратнее, применяются новые синтетические материалы, а модельеры находят множество стилистических решений. Однако до сих пор теплоизоляционные качества одежды в основном зависят от ее толщины, а прочность, вес, практичность и долговечность никак не сочетаются с впечатляющими достижениями современной науки и техники. К счастью, ученые все чаще обращают внимание и на одежду, которой приходится пользоваться каждому из нас.
Свойства на заказ
На острие «одежного прогресса» стоят не кутюрье, а военные. В октябре прошлого года компания Advanced Fabric Technologies объявила об успешной апробации новой технологии пряжи под названием HEI, которая позволит производить ткани с любыми, какие только придут в голову, свойствами.
Изначально технология была предназначена для производства противобаллистических жилетов, защищающих солдат от пуль и осколков.
Уникальная ткань не только защищает от травм, но и имеет противовоспалительные и обеззараживающие свойства. В настоящее время ведется разработка встроенной в структуру ткани системы выпуска кровоостанавливающих и обезболивающих веществ. Такая одежда еще до наложения повязки простерилизует рану и остановит кровь, вылечит отеки, натертости и т.п. С помощью технологии HEI можно сделать ткань, проводящую электричество, всегда благоухающие свежестью кроссовки и т.д.
Возможно, военные проекты наконец-то избавят нас от вечного дискомфорта, когда после морозной улицы приходится потеть в магазине или мучиться от того, что «в куртке жарко, без нее - холодно». Летом 2011 года Пентагон объявил конкурс на разработку долгожданной универсальной одежды: охлаждающей в жару и согревающей в мороз. Добиться этого выдающегося результата планируется с помощью технологии биметаллического термостата. На волокна ткани наносятся наночастицы двух металлов, реагирующих на изменение температуры. При падении температуры один металл сокращается меньше, чем другой, в итоге внутри волокна ткани раскручивается металлическая спираль - диаметр волокна увеличивается, поры в ткани закрываются и сберегают тепло. В жару происходит обратный процесс: спираль сжимается, поры расширяются и эффективно отводят тепло тела.
Компания Arctic Heat выпускает одежду, содержащую специальный экологически чистый биоразлагаемый гель, способный накапливать холод
А пока ученые трудятся над прорывной тканью, людям, страдающим от жары или холода, приходится использовать одежду, выполняющую роль тепловых аккумуляторов. Например, компания Arctic Heat выпускает различные типы одежды, которая содержит специальный экологически чистый биоразлагаемый гель, способный накапливать холод. Высокотехнологичные жилеты, напульсники на запястья, шарфы, шапки и т.д. перед надеванием нужно поместить в холодильник, где замерзший гель накопит холод. Затем в течение некоторого времени одежда с замерзшим гелем будет охлаждать тело, пропуская к коже строго дозированное количество холода и отводя влагу. Подобные жилеты широко используются в австралийской и американской армиях, а также спортсменами, но могут помочь и обезумевшим от 40-градусной жары горожанам. Если подержать жилет Arctic Heat в ледяной воде в течение 5-10 минут, он останется холодным около 1 часа. Если заморозить жилет на 2 часа, он обеспечит прохладу на 1-2 часа.
На почти 90% транспортных средств американского контингента в Ираке и Афганистане используется и «моторизованная» версия подобного жилета - Microclimate Cooling System
На почти 90% транспортных средств американского контингента в Ираке и Афганистане используется и «моторизованная» версия подобного жилета - Microclimate Cooling System (MCS). Этот жилет охлаждается водой: с помощью 6-кг радиатора с вентилятором и насосом, которые питаются от бортовой сети транспорта. Водители и пилоты в восторге от MCS, который спасает даже от 50-градусной жары. В настоящее время Пентагон работает над созданием облегченной носимой модификации весом 3-4 кг. Правда, на разработку легкого охлаждающего жилета, по мнению ученых, понадобится не менее 10 лет из-за требования обеспечить длительную автономную работу.
Несмотря на добавление электроники, одежду с технологией Novonic можно стирать в обычных стиральных машинах
Компания Novonic борется не с жарой, а холодом. Немецкие ученые разработали технологию вплетения в ткань тонких проводов, которые нагреваются, если пропустить через них ток. Если холод станет слишком сильным, достаточно нажать кнопку и куртка или жилет Novonic почти мгновенно нагреется до выбранной температуры в 34 или 42 градуса Цельсия. Одежда Novonic питается от аккумулятора весом менее 200 граммов, емкостью 2200 мА/ч и с безопасным напряжением в 7,4 В. Один заряд аккумулятора обеспечивает 6 циклов обогрева по 20 минут каждый, а светодиод позволяет определить текущий уровень тепла и состояние заряда аккумулятора. Надо отметить, что несмотря на добавление электронных компонент, одежду с технологией Novonic можно стирать в обычных стиральных машинах.
Майка warmX оснащена аккумулятором и тонкими, вплетенными в натуральную ткань посеребренными полиамидными волокнами
Под маркой warmX выпускается аналогичное белье с подогревом. Так, майка warmX оснащена аккумулятором и тонкими, вплетенными в натуральную ткань посеребренными полиамидными волокнами. Они формируют две зоны нагрева над почками, которые, как известно, очень боятся холода, и в районе шеи. WarmX выпускает не только «электромайки», но и колготки, и комбинезоны. За счет тесного прилегания данной одежды к телу для обогрева не требуется много энергии. Кстати, стоит такая майка 40 евро, комбинезон – 270 евро.
Умная одежда
Идея интегрировать электронику в ткань возникла достаточно давно, но только развитие нанотехнологий позволило ее реализовать. Кроме того, появилась необходимость транслировать движения человека в виртуальную реальность – так появилась одежда будущего, выполняющая совершенно новую функцию.
В январе 2012 года компания STMicroelectronics представила костюм iNEMO, который с высокой точностью сканирует сложные движения тела и переводит их в цифровую модель. Облегающий тело костюм iNEMO можно применять для обучения, компьютерных игр и совершенно новых приложений дополненной реальности – например, онлайн-соревнования с чемпионом мира по бегу.
Облегающий тело костюм iNEMO можно применять для обучения, компьютерных игр и совершенно новых приложений дополненной реальности
Костюм оснащен несколькими датчиками размером всего 13x13x2 мм, которые фиксируют наклон тела с точностью до 0,5 градусов, и уже через 15 миллисекунд виртуальный двойник повторяет даже очень сложные движения. Костюм основан на 32-битных микроконтроллерах STM32, которые управляют не только датчиками движения по 9 осям, но и датчиками давления, температуры и т.д.
В начале этого года Пентагон начал проект по разработке «умного» белья, которое сможет контролировать состояние здоровья солдат. Планируется вплести в ткань сеть электронных датчиков для контроля частоты сердечных сокращений, дыхания, активности, температуры тела и его положения в пространстве. На поле боя эта технология позволит командирам обнаружить, что кто-то ранен, а в мирной жизни люди смогут непрерывно следить за состоянием здоровья - собственного и членов семьи.
Электронной текстиль, сделанный специалистами НАСА, легко интегрируется с различными датчиками, микропроцессорами и аккумуляторами
Важный шаг к разработке «умной» одежды сделали в сентябре 2011 года ученые из Центра нанотехнологий НАСА. Они научились сплетать медные волокна толщиной в 1 мм и соединять их с тканью одежды. Новый гибкий материал может объединять различные электронные компоненты и даже хранить информацию более 100 дней.
Плотность хранения данных в новом материале зависит от количества точек пересечения медных проводов. Если уменьшить расстояние между проводниками до 50 нм, на кусочке ткани 1х1 см можно создать 10 млрд точек пересечения, что позволит создать накопитель информации емкостью 10 Гб.
Электронной текстиль, сделанный специалистами НАСА, легко интегрируется с различными датчиками, микропроцессорами и аккумуляторами.
По схожему пути пошли ученые из Университета Каглиари (Италия), которые нашли способ создать электропроводящие хлопковые волокна, причем на базе этой технологии можно создать основной компонент электроники: транзистор. Для создания хлопкового транзистора итальянские ученые используют затвор из хлопкового волокна, покрытого смесью золотых наночастиц и проводящего полимера. Затем волокна хлопка покрывают полупроводниковым материалом, а электродами служат две крохотные капельки серебра. Переключение транзистора производится с помощью изменения напряжения на затворе. Невооруженным глазом отличить обычные хлопковые нити от «электронных» невозможно, при этом из хлопковых транзисторов можно сплетать микросхемы различного назначения.
Достоинством «плетеной электроники» является создание ткани-микросхемы, которая способна самостоятельно выполнять различные вычислительные операции. Что это означает на практике? Прежде всего, майку-меддиагност, пиджак-смартфон, куртку-ноутбук и т.п. Мощность таких устройств будет намного меньше, чем у традиционных девайсов, но зато они будут удобнее в использовании и возьмут на себя множество новых функций, вроде автоматического вызова экстренных служб или непрерывного контроля условий окружающей среды, например, на предмет токсинов.
Скорый технологический рывок в области одежды неминуем. К сожалению, неблагоприятная экология требует все больше данных об окружающей среде и собственном здоровье, чтобы не прозевать серьезную опасность. К тому же, климат все более непредсказуем, и утром все проще ошибиться с выбором одежды. Ну а о путешествиях и речи нет: много электроники и вещей на любую погоду не возьмешь, так что «умная» одежда наверняка найдет своего покупателя.
Сверхзвуковые бипланы оказались экономичнее обычных самолетов
Инженеры из Массачусетского технологического института предлагают возродить казалось бы устаревшую бипланную конструкцию самолета.
Специалисты MIT провели компьютерное моделирование и выяснили, что схема биплана пригодна для полета на сверхзвуковых скоростях. При этом два крыла, расположенные друг над другом, наполовину снижают сопротивление воздуха. Это решает главную проблему сверхзвуковых авиалайнеров вроде Ту-144 и Concorde – высокий расход топлива.
Сверхзвуковой Concorde осуществлял авиаперевозки между Нью-Йорком и Парижем на протяжении 27 лет. Он находился в воздухе всего 3,5 часа, но высокая стоимость билетов, большой расход горючего и сильный шум привели в 2003 году к закрытию программы сверхзвукового авиалайнера.
Сверхзвуковой биплан имеет необычную форму, которая снижает шум и экономит горючее
Инженеры из Массачусетского технологического института проверили 700 различных конфигураций крыла и считают, что бипланная схема поможет возродить привлекательную идею скоростных авиаперелетов и обеспечит при этом экономию горючего.
Компьютерное моделирование показывает, что бипланная схема существенно сокращает сопротивление воздуха и снижает силу звукового удара во время полета сверхзвукового самолета. Кстати, мощный звуковой удар, похожий на артиллерийский выстрел, привел к тому, что в свое время Concorde запретили летать на высоких скоростях над населенными регионами, что еще больше снизило коммерческую привлекательность этого самолета.
Двойное крыло препятствует образованию мощных звуковых волн и одновременно снижает расход топлива наполовину, что позволит снизить стоимость сверхзвуковых авиаперевозок.
Используя лазер, с высокой скоростью испускающий множество ультракоротких импульсов, ученые Массачусетского технологического института разработали метод позволяющий получать объемные изображения предметов, находящихся вне поля зрения, "за углом".
Метод основан на анализе света, отраженного от предметов, находящихся в поле зрения фотодетектора. Схема эксперимента проста. Объект, который нужно обнаружить, – в данном случае это был человеческий манекен высотой 20 см - спрятан за непрозрачным экраном, который ученые обозвали окклудером (укрытием). Под прямым углом к этому экрану ученые расположили еще один – диффузер. Свет, отраженный от манекена, рассеивается на диффузере и затем частично попадает в объектив камеры. За камерой установлен ультрабыстрый лазер, посылающий пучки световых импульсов длиной 50 фемтосекунд, а сама камера снабжена устройством, фиксирующим время прибытия каждого импульса с точностью до 2 пикосекунд – время, за которое свет проходит расстояние в 0,6 мм. Полученная информация обрабатывается специальной компьютерной программой, которая конструирует из нее двух- или трехмерное изображение скрытого предмета.
Разработчики метода утверждают, что созданная программа может работать и на обычном ПК. Ее можно будет применять при эндоскопии, изучая с помощью камеры состояние легких или сердца – в их "структуре" много "углов", за которые нельзя заглянуть. С помощью новой методики можно искать выживших при катастрофе, а, снабдив подобным устройством автомобиль, можно будет отслеживать состояние движения на перекрестках и таким образом избегать аварий.
Правда, cейчас установка нетранспортабельна. Команда из МТИ в настоящее время работает над улучшениями полупроводникового лазера и камеры, которые позволят сделать установку настолько компактной, чтобы ею могли пользоваться полицейские и пожарные.
-------------------------------------------
Ученые создали камеру, которая заглядывает за угол
22.03.12, Чт, 18:00, Мск, Текст: Сергей Попсулин
Камера, созданная американскими учеными, использует окружающие предметы для того, чтобы увидеть то, что находится вне поля ее досягаемости.
Ученые из Массачусетского технологического института создали в лабораторных условиях камеру, которая «видит» объекты, расположенные за препятствиями, которые их полностью закрывают. Используя такой аппарат, можно, например, посмотреть, что находится за углом, без применения каких-либо дополнительных приспособлений.
Устройство оборудовано лазером, который испускает импульс света длительностью в квадрильонную долю секунды . Этот импульс ударяется о впереди стоящий предмет и рассеивается на фотоны. Фотоны, в свою очередь, попадают на невидимый предмет, и вновь рассеиваются.
В конечном счете некоторые из фотонов попадают в объектив камеры, в которой расположен специальный сенсор. Фотоны попадают на него через разные промежутки времени, и он фиксирует эти промежутки.
«Разрешающая способность» камеры составляет 2 пикосекунды . Это время, за которое фотон проходит 0,6 мм. Располагая сверхточным секундомером, камера таким образом узнает, какое расстояние проделал фотон после выпуска импульса света до его момента попадания на сенсор.
Для того чтобы составить полное представление о форме скрытого предмета, импульсы света выпускаются из лазера последовательно под 60 различными углами. Далее за дело берется специальное программное обеспечение, которое формирует изображение из полученных данных. При этом принцип действия камеры позволяет получить трехмерное изображение предмета.
Принцип действия изобретения
Ученые полагают, что в будущем подобные устройства будут применяться для исследования опасных сред и в качестве ассистирующих систем для просмотра слепых зон при управлении транспортными средствами. Также разработка может найти применение в эндоскопах, служащих для исследования тела человека в медицине.
. Этот импульс ударяется о впереди стоящий предмет и рассеивается на фотоны. Фотоны, в свою очередь, попадают на невидимый предмет, и вновь рассеиваются. 
. Это время, за которое фотон проходит 0,6 мм. Располагая сверхточным секундомером, камера таким образом узнает, какое расстояние проделал фотон после выпуска импульса света до его момента попадания на сенсор. 
