Главные технологические новинки мая: жуки-киборги, робот-паук, ферма-стрекоза и саморемонтирующийся материал

Из жизни насекомых

Профессор Берлинского технического университета Инго Рехенберг разработал катящегося робота-паука Tabbot (от берберского слова tabacha -  "паук"). Прототипом для его изобретения стал марокканский пустынный катящийся паук  - Cebrennus rechenbergi. Робот имитирует движения насекомого, способного очень быстро перемещается по сыпучим пескам. Tabbot хорош тем, что может легко пересекать любые труднопроходимые поверхности. Рехенберг убежден, что его железное насекомое пригодится в сельском хозяйстве, для изучения дна океана и поверхности новых планет.

Сельское хозяйство в городских условиях становится все более популярным. Поэтому бельгийский архитектор Винсент Каллебут разработал проект вертикальной фермы Dragonfly, смоделированной наподобие крыльев стрекозы - она будет находиться на острове Рузвельта в Нью-Йорке. На 28 фермерских угодьях, расположенных на 132 этажах, будут выращивать фрукты, овощи, злаки, разводить скот, выпускать мясные и молочные продукты. 

Система рассчитана на полную самоокупаемость, поскольку будет работать на энергии солнца и ветра. Растениеводство и животноводство дислоцируется вдоль "крыльев" Dragonfly из стали и стекла, для поддержания соответствующего уровня питательных веществ в почве и возможности повторного использования биологических отходов. Пространства между "крыльями" спроектированы таким образом, чтобы максимально использовать накопленный теплый воздух во время зимнего периода. Охлаждение в жаркий сезон будет осуществляться через систему естественной вентиляции и испарения от растений. Внешние вертикальные сады предназначены для фильтрации дождевой воды, которая затем смешивается с бытовыми жидкими отходами. Они перерабатываются и повторно направляются для использования в фермерских хозяйствах, хранения и распределения азота, фосфора и калия.

Новые материалы

Группа ученых Иллинойсского университета (США) под руководством Цзяньцзюнь Чэна создали новый самовосстанавливающийся эластичный полимерный материал. В его основе - полимочевина, массовый и сравнительно недорогой продукт, используемый в производстве множества пластиков. Исследователи лишь удлинили молекулярные цепочки, за счет чего они растянулись гораздо больше, чем в традиционном пластике. В отличие от существующих аналогов, новый полимер не требует катализаторов, функционирует при низкой температуре, а главное - способен к многократному самовосстановлению. Два сложенных вместе куска полимера срастаются вновь при обычной температуре.

При этом не требуется использования особых клеящих составов, тончайшая углеродная пленка надежно прикрепляется к поверхности за счет сил молекулярного притяжения.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications. Цзяньцзюнь Чэн говорит, что на данное открытие его вдохновил процесс заживления ран на теле человека. При повреждении материала выделяется жидкость, которая заполняет трещину и затвердевает. Технология может применяться для автоматического восстановления корпусов судов, автомобилей, самолетов, а также менее масштабной техники. Заполнение материалом внутренних трещин в конструкциях, сможет предупредить их дальнейшее разрушение.

Соединив графен с углеродными нанотрубками, корейские ученые из Национального Института Науки и техники Ульсана и Корейского научно-исследовательского института электронных технологий создали крошечные гибкие углеродные датчики. Такие устройства способны оценить экологическую обстановку в различных средах, обнаружить в атмосфере опасные примеси, измерить температуру, влажность воздуха, определить наличие болезнетворных микроорганизмов. Совершенно безвредные, они могут быть прекреплены к растениям, хитиновым оболочкам насекомых и коже человека. При этом никаких клеящих составов не требуется: тончайшая углеродная пленка надежно прикрепляется к поверхности за счет сил молекулярного притяжения.Такие живые датчики можно применять для мониторинга самых разных пространств. 

В состав любого углеродного электронного девайса входит специализированная антенна, которая ловит радиоволны и направляет их энергию в устройство. Таким образом, углеродные датчики могут функционировать в любых условиях, не требуя наличия встроенного или внешнего источника питания. Эта технология позволяет не только создавать датчики, но другую электронику нового поколения: транзисторы, электроды, антенны и пр. 

Транспорт будущего

Иследовательская команда из лаборатории по прикладной сверхпроводимости в Юго-восточном транспортном университете Дзяо Тонги (Китай) успешно провела испытания невероятно быстрого прототипа транспорта - супермаглева, высокоскоростного поезда, который может разгоняться почти до 3000 км/ч. Это в три раза быстрее, чем крейсерская скорость пассажирского авиалайнера.

Движение состава осуществляется внутри вакуумных туннелей, что позволяет исключить энергию воздействия воздушного сопротивления и добиться сверхвысоких скоростей. Исследователи говорят, что при движении поезда на скорости свыше 402 км/ч, 83% энергии расходуется на борьбу с аэродинамическим сопротивлением. Новый поезд, находясь в вакуумной среде, тратит лишь одну десятую той энергии, которая нужна для преодоления воздушного сопротивления в открытой среде. Руководитель исследования, доктор Денг Зиганг, считает, что вакуумные трубы в будущем могут использоваться не только для наземного транспорта , но и для запуска ракет в открытый космос, а также для военных целей - например, ускорения снарядов.

Участники проекта Solar Roadways по созданию дорожного покрытия из солнечных элементов предложили использовать на городских улицах и магистралях специальные высокопрочные блоки с интегрированными солнечными панелями для генерации электричества. Они будут выполнены в виде шестиугольников, что придаст проезжей части структуру пчелиных сот. Наружное покрытие обеспечит высокую устойчивость к внешним воздействиям и большой срок службы. Такие модули смогут выдерживать нагрузки свыше 100 тыс. кг.

Электричество, вырабатываемое дорожным полотном, может поступать в городскую сеть, а также использоваться для подзарядки аккумуляторов электромобилей и гибридных транспортных средств - например, на специально оборудованных парковочных местах. Кроме того, дорога с покрытием на основе солнечных панелей обеспечит энергией уличные осветительные приборы и "умную" разметку. Интегрированные нагревательные элементы исключают вероятность появления наледи. Под дорожным полотном проложат каналы для ливневой канализации и коммутаций.