Технологические новинки, могущие иметь применение в космосе.

[duke]

Экспериментальный аппарат, построенный Джекобом Розеном (Jacob Rosen) и его коллегами из Калифорнийского университета в Санта-Круз (UCSC), от экзоскелетов прошлых отличают как минимум два принципиальных нововведения...

Это максимум одно нововведение, а не минимум два :lol:

[duke]

руку (плечо, кисть...)

Он и ладонь-пальцы охватывает, или всё же до кисти, а там только своими мышцами?

[sychbird]

руку (плечо, кисть...)

Он и ладонь-пальцы охватывает, или всё же до кисти, а там только своими мышцами?

Это вообщем-то демонстратор. Отработают для руки плеча -можно будет и для пальцев сделать или захватом оснастить. Важен принцип управления.

[sychbird]

Во многих проектах по освоению Луны и Марса говорится о том, что на планетах будут построены здания (а то и целые комплексы), но никто особо не уточняет, а из чего будут сделаны стены? Ведь привезти с Земли все стройматериалы не получится. Специалисты из политехнического института Виржинии (Virginia Tech) нашли ответ на этот вопрос.

http://pisces.uhh.hawaii.edu/documents/VT-NIA-PISCESFinalReport.pdf

[sychbird]

Интерес представляет не столько описываемый материал, сколько сам подход. С одной стороны возможность снижение  аеэродинамических потерь малой кровью -  соответсвующая обработка поверхности композитного обтекателя. С другой стороны можно использовать  обратный эффект - слегка увеличить за счет соответствующей обработки не абляционной ТЗП (многоразовые СА )коэффициент аэродинамического сопротивления и слегка уменьшить скорость свободного падения в плотных слоях атмосферы.

Винил – недорогой способ украсить авто. И удобный. Если рисунок надоел, плёнку можно удалить, а в случае с роскошной (и дорогой) аэрографией – требуется перекраска кузова (фотографии SkinzWraps).
Работает технология (по уверению её авторов) так. Поверхность плёнки усыпана маленькими ямками, так что в целом получается "шершавая" структура, отдалённо напоминающая акулью кожу.
В каждой такой ямке воздух начинает закручиваться, создавая нечто вроде невидимого подшипника, а он помогает основному потоку легче проскальзывать вперёд.
Подкованные читатели сразу скажут, что даже если таким способом возможно снизить силу трения между кузовом и воздухом, на общей величине аэродинамического сопротивления это не должно сильно сказаться. Ведь главное, что приводит к "торможению" машины, – это разница давлений в её передней и задней частях, а она зависит от формы кузова, которую мы не меняем. Так?

Но FastSkinz поясняет, что главный эффект от плёнки – куда хитрее, чем простое снижение трения в местах, где она наклеена.
Дело в том, что при обтекании кузова (если отбросить тонкости) существует два основных участка: в передней части, где прилегающее к корпусу машины "течение" — ламинарное (то есть ровное и плавное), и в задней части, где поток уже турбулентный (с сильными завихрениями).
Между ними есть линия перехода, где пограничный слой воздуха отрывается от поверхности машины. Чем ближе это место к "носу", тем шире "кильватерный след", тянущийся за авто, тем сильнее разряжение в задней части, тем больше сопротивление.
Место отрыва пограничного слоя от поверхности зависит не только от формы кузова, но и от энергии прилегающего потока, которую последний быстро теряет из-за трения.
Крошечные лунки на плёнке создают меньшее торможение, так что пограничный слой отрывается куда позже (в случае с тестовым авто компании – японским "кубическим" Scion — это передняя и задняя кромка крыши соответственно).
Кстати, SkinzWraps утверждает, что её покрытие уже тестируют "в трубе" некоторые команды NASCAR (иллюстрация FastSkinz).

[pkl]

Но ведь при преобразовании часть энергии будет неизбежно теряться! Трудно представить такой КПД!

Там наверняка речь только о последнем звене преобразований (фотоны - электричество), а не обо всем цикле.

Аааа! Тогда другое дело! Ну так это самый интересный вопрос - каков КПД системы в целом?

[sychbird]

Может пригодиться в длительных космических полетах и на ОС.

Самозаживляющиеся эпоксидные смолы[/size]
Исследователи из Китая разработали самозаживляемую эпоксидную смолу, повреждения которой можно залечить при нагревании.

Эпоксидные смолы представляют собой прочные полимеры, которые могут использоваться в качестве клеевых композиций во многих приложениях. Зачастую клеевые композиции на основе эпоксидных материалов применяются там, где требуется длительные сроки их службы. Было бы заманчиво разработать такой эпоксидный состав, который мог бы залечивать себя как некоторые другие ранее разработанные самозаживляемые полимеры.
В обычные эпоксидные смолы вводят залечивающие добавки, принцип действия которых основан на образовании сшивок между нитями полимера. Однако обычно образование этих сшивок происходит необратимо, что при разрыве связей они не могут образовываться повторно и залечить материал.

Мин Жи Ронг (Min Zhi Rong) из Университета Джунгшан (Гуанчжоу, Китай) решили эту проблему, получив новые исходные реагенты для получения эпоксидных смол. В новых мономерах одновременно содержатся эпоксидные и фурановые фрагменты. К смеси мономеров наряду с обычным залечивающим агентом – ангидридом добавляют агент на основе малеинимида.
Ангидрид необратимо образует прочные связи при взаимодействии с эпоксидным группами, в то время как малеинимид обратимо реагирует с фурановыми фрагментами, равновесие наиболее ярко выражено при 110°С. Таким образом, при образовании трещин на поверхности полимера его следует нагреть до 120°С для разрыва связей, образованных между фурановыми фрагментами и малеинимидом, а затем охладить до 80°С для их повторного образования и залечивания поверхности.
Ронг заявляет, что в настоящее время его группа работает над разработкой эпоксидного состава, который мог бы самовосстанавливаться при температурах, меньших чем 100°С.

Источник: J. Mater. Chem., 2009, DOI: 10.1039/b811938d

[sychbird]

До практической реализации еще далековато, но направление многобещающее и на базе отработанных технологий. Приятно и то, что "наш человек в Гаване" руководит проектом.
 
Самые маленькие квантовые точки[/size]
Исследователи из Национального Института Нанотехнологий Канады и Университета Альберты получили квантовые точки, состоящие только из одного атома кремния. Новое открытие позволяет выйти на качественно новый уровень контроля индивидуальных электронов и приближает создание устройств на основе квантовых точек.

ТЕМ-образ двух спаренных квантовых точек при комнатной температуре. На верхнем рисунке точки имеют обобществленный электрон, который свободно может перемещаться между квантовыми точками. На нижнем рисунке показано, как контролируемый электрическим полем электрон остается локализованным на одной кантовой точке. (Рисунок из Phys. Rev. Let., 2009: DOI: 10.1103/PhysRevLett.102.046805)

Квантовые точки обладают исключительными электронными свойствами, например, они могут замедлять скорость электронов, что позволяет контролировать взаимодействие электронов и использовать это в компьютерных расчетах. До настоящего времени квантовые точки можно было использовать лишь при непрактично низких температурах, однако новые квантовые точки могут работать при комнатной температуре.
Квантовые точки, диаметр которых составляет 2-10 нм, часто сравнивают с искусственными атомами. Хотя квантовые точки и состоят из нескольких тысяч атомов, их внешние электроны ведут себя так, как будто движутся в пространстве около единственного атомного ядра. Это свойство позволяет разработать новые типы схем для электронных приборов.
Руководитель проекта Роберт Волков (Robert A. Wolkow) отмечает, что возможность работы новых квантовых точек при комнатной температуре наряду с их существованием в кристаллах кремния, используемых в компьютерах настоящего, позволяет ожидать того, что существование одноатомных квантовых точек позволит пересмотреть некоторые принципы создания новых электронных приборов. Он добавляет, что еще одним преимуществом новых квантовых точек является то, что для контроля над поведением их электронов требуется мало энергии.

Источник: Phys. Rev. Let., 2009: DOI: 10.1103/PhysRevLett.102.046805

[pkl]

Вот так наши люди делают науку для других   Переманить бы его к нам :?

[sychbird]

Для этого требуются многомилионные вложения в экспериментальную базу.
И, что еще более проблематично, IT-бизнес структуры, способные в сжатые сроки довести иновационные разработки до серийно производимой и востребованной  в больших объмах продукции. Без этого даже единовременные большие вложения в экспериментальную базу теряют смысл:  нет большого сбыта - значит нет постоянного притока средств на обновление экспериментально-производственной базы и развитие технологий. Только широкомасштабное производство "гаджетов" массового спроса может дать необходимый приток финансовых средств. Военно-промышленный комплекс один не может тянуть иновации по всем открывающимся направлениям без тяжелых последствий для экономики страны в целом.

Вот здесь и главная засада.

[sychbird]

Электропроводящие полимеры для печатных плат[/size]
Разработка простого способа получения стабильного органического полимерного электронопроводящего полупроводника приблизила эру создания высокопроизводительных печатных плат на основе органических материалов.
Новый материал дополняет ряд органических полупроводников, работающих на основе дырочной проводимости, предоставляя возможность создания органических печатных схем, состоящих из транзисторов, организованных из полупроводников, как с дырочной, так и с электронной проводимостью.

Полупроводники n- и p-типа могут быть скомбинированы в транзисторы и микросхемы.

Исследовательская группа Антонио Фачетти (Antonio Facchetti) из корпорации Polyera продемонстрировала, что полимер, основой структурных звеньев которого является нафтил-бисдикарбоксиимид, может легко обрабатываться с помощью печатных технологий, включая струйные принтеры и способы глубокой печати. Этот полимер может быть скомбинирован с другими компонентами для создания печатных микросхем, использующих как электронопроводящие, так и дырочные полимерные полупроводники.
Фачетти поясняет, что для производства транзисторов с высокой производительностью необходимо применять материалы как с электронной, так и дырочной проводимостью, образующие схему на комплементарных транзисторах. До настоящего времени на основе полимеров были получены только p-полупроводники, получение n-полупроводящих материалов было затруднено – получить их можно было только в вакууме или атмосфере инертных газов.
Новые соединения обладают двумя полезными свойствами – они могут достаточно легко акцептировать электроны с низкой энергией, а также они отличаются высокой степенью региорегулярности, что способствует эффективному перемещению заряда по полимерной структуре.

Причина легкости акцептирования электронов новым полимером кроется в наличии четырех карбонильных групп, входящих в каждое структурное звено полимера. Электроноакцепторные группы С=О оттягивают электронную плотность с нафталинового фрагмента, понижая на нем электронную плотность, что дает возможность электронам с низкой энергией беспрепятственно дрейфовать по сопряженной системе нового полимерного полупроводника.

Источник: Nature, 2009, DOI: 10.1038/nature07727 [/size]

[ОАЯ]

...Леонов показал, что на базе эффекта Ушеренко можно создавать принципиально новые квантовые реакторы для получения тепловой энергии. ...
Другим направлением в квантовой энергетике являются квантовые теплогенераторы, разрабатываемые минской фирмой «Юрле» под руководством Леонарда Радыно. Они основаны на использовании кавитационного эффекта в жидкости с выделением избыточной энергии...: теплогенератор выдает тепла больше, чем потребляет электроэнергию из сети...
Из: http://fizmat.info/modules.php?name=News&topic_id=1

[sychbird]

Первый термоэлектрический охладитель размером с чип[/size]
По мере увеличения производительности компьютерных микросхем они становятся мощнее, а их температура увеличивается. В какой-то момент вся энергия, проходящая через микросхему, выделяется в виде отходящего тепла, понижая тем самым производительность электроники.
Методы охлаждения транзисторов вентиляторами уже давно являются важной составляющей промышленности для производства полупроводниковых материалов, однако исследователи стараются разработать более интеллектуальный способ для охлаждения компьютерных чипов. Один из подходов заключается в разработке термоэлектрических охладителей размером с чип. Такое устройство охлаждения было впервые продемонстрировано группой исследователей из корпорации Intel Университета Аризоны.

Исследователи представили термоэлектрический «холодильник», внедренный в устройство для крепления чипа. Новое устройство «откачивает тепло» от чипа при пропускании через него электрического тока. Устройство способно понизить температуру небольшого горячего пятна на чипе на 15°C, что превосходит сформулированные учеными из Мэриленда пять лет назад требования для подобных устройств – они заявили, что достаточно десятиградусного понижения температуры.
Одним из ключей в повышении производительности прибора являлась идея о том, что для нормальной производительности электроники нет необходимости в охлаждении всего чипа – достаточно охлаждать лишь его самые горячие участки.
Термоэлектрический охладитель состоит из полупроводниковой сверхрешетки, полученной из висмута, теллура, сурьмы и селена. Охладитель отбирает энергию с обратной стороны чипа по отношению к обычному, охлаждающему чип за счет конвекционного рассеивания тепла, вентилятору.
В экспериментах исследователи создали горячее пятно на чипе (тепловой поток составлял около 1300 Ватт/см2, что гораздо выше теплового потока в микропроцессоре). Обычный вентилятор может понизить температуру горячего пятна лишь на 6°C, а термоэлектрический – на 15°C.

Источник: Nature Nanotechnology, 2009, doi:10.1038/nnano.2008.417

[GALIN]

Cheaper Fuel Cells[/size]
Carbon nanotubes could replace expensive platinum catalysts and help finally make fuel cells economical.

 
A scanning electron microscope image shows an array of vertical carbon nanotubes that are doped with nitrogen. The array could replace the expensive platinum catalyst used in fuel-cell electrodes.
Credit: Science[/size]

...More than half the cost of fuel-cell stacks comes from platinum, according to the Department of Energy. ...

..."There has been very limited success to finding a replacement for platinum, and carbon nanotubes could be one,"...

..."Carbon nanotubes have long-term operational stability and do not suffer from carbon-monoxide poisoning,"....

[sychbird]

Broadband invisibility cloak unveiled
New device conceals objects over 4 GHz frequency range
http://physicsworld.com/cws/article/news/37364

[sychbird]

Любые принципы превращения энергии света в механическое движение рано или поздно могут найти применение на космических аппаратах и межпланетных кораблях. Лишней энергии там не бывает.

Light moves tiny devices
Researchers combine nanophotonics and nanomechanics
http://physicsworld.com/cws/article/news/36823

[sychbird]

NREL Solar Cell Sets World Efficiency Record at 40.8 Percent[/size]
August 13, 2008
Scientists at the U.S. Department of Energy's National Renewable Energy Laboratory (NREL) have set a world record in solar cell efficiency with a photovoltaic device that converts 40.8 percent of the light that hits it into electricity. This is the highest confirmed efficiency of any photovoltaic device to date.
The inverted metamorphic triple-junction solar cell was designed, fabricated and independently measured at NREL. The 40.8 percent efficiency was measured under concentrated light of 326 suns. One sun is about the amount of light that typically hits Earth on a sunny day. The new cell is a natural candidate for the space satellite market and for terrestrial concentrated photovoltaic arrays, which use lenses or mirrors to focus sunlight onto the solar cells.
The new solar cell differs significantly from the previous record holder – also based on a NREL design. Instead of using a germanium wafer as the bottom junction of the device, the new design uses compositions of gallium indium phosphide and gallium indium arsenide to split the solar spectrum into three equal parts that are absorbed by each of the cell's three junctions for higher potential efficiencies. This is accomplished by growing the solar cell on a gallium arsenide wafer, flipping it over, then removing the wafer. The resulting device is extremely thin and light and represents a new class of solar cells with advantages in performance, design, operation and cost.
NREL's Mark Wanlass invented the original inverted cell, which recently won a R&D 100 award. His design was modified by a team led by John Geisz that further optimized the junction energies by making the middle junction metamorphic as well as the bottom junction. Metamorphic junctions are lattice mismatched – their atoms don't line up. The material properties of the mismatched semiconductors allows for greater potential conversion of sunlight.
NREL is the U.S. Department of Energy's primary national laboratory for renewable energy and energy efficiency research and development. NREL is operated for DOE by Midwest Research Institute and Battelle.

http://www.nrel.gov/news/press/2008/625.html

[duke]

NREL Solar Cell Sets World Efficiency Record at 40.8 Percent[/size]

Более чем 40% достигнуты уже довольно давно, во всяком случае не позже чем в 2007 году.

[sychbird]

Может пригодиться при создании будующих ОС

Из кристаллических полимеров получены герметичные пленки[/size]
Исследователи из США продемонстрировали, что сжатие полимеров в чрезвычайно тонкие слои позволяет сделать их частично или полностью газонепроницаемыми. Плотно упакованные полимерные пленки вынужденно растут в форме упорядоченных кристаллитов, образующих эффективный барьер против диффундирующих газов.
Кристаллические нанослои полиэтиленоксида с сополимером этилена и акриловой кислоты затрудняют диффузию газа через упаковочные пленки.
Анн Хильтнер (Anne Hiltner) и Эрик Баер совершили открытие, пытаясь получить селективно проницаемые полимерные мембраны. Было обнаружено, что поочередная укладка слоев полиэтиленоксида (PEO) и с сополимера этилена и акриловой кислоты (EAA) позволяет получить большие кристаллические пластины, непроницаемые как для кислорода, так и углекислого газа.
Хильтнер отмечает, что первоначально они пытались модифицировать EAA (обычный материал, из которого делают упаковочную пленку для пищевых товаров) PEO, обладающим необычной селективностью в транспорте кислорода и углекислого газа для того, чтобы получить пленку, способную к разделению этих газов. Однако была получена принципиально новая структура, отличающаяся полной непроницаемостью.

Исследователи модифицировали хорошо известную методику обработки полимеров – совместную экструзию (co-extrusion), в ходе которой два и более расплавленных полимера пропускаются через специальную фильеру с образованием пленок. Главным в модификации была возможность увеличения количества одновременно получаемых слоев.

Процесс совместной экструзии последовательно повторяли до образования 1000 слоев, уложенных в пленку толщиной в 25 микронов, типичную для большинства упаковочных пленок. Было замечено, что по мере уменьшения толщины слоев PEO степень их кристалличности увеличивалась, слои с толщиной 20 нм практически полностью состояли из больших пластинообразных кристаллитов. Застывание полимеров приводило к образованию тонких высокоупорядоченных слоев, практически не содержащих внутренних пустот. Фактически, молекулы газа могут диффундировать через пленку только в месте контакта кристаллитов PEO и EAA, однако большое количество слоев делает такую диффузию практически невозможной.

Источник: Science, 2009, DOI: 10.1126/science.1164601

[sychbird]

Invisibility Umbrella Would Let Future Harry Potters See the Light
Adrian Cho
A team from Hong Kong has come up with a theoretical scheme for an "invisibility umbrella" that can make both itself and an object placed beside it disappear.

Full story at http://www.sciencemag.org/cgi/content/full/323/5915/701a?sa_campaign=Email/sntw/6-February-2009/10.1126/science.323.5915.701a