ТОП-9 болашақтың энергия үнемдейтін серпінді технологиялары

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-16 16:10

Ғылым мен техниканың тың жаңалықтары. Біз ғалымдардың соңғы жаңалықтарын, техникалық шолуларды, Интернет пен жоғары технологиялардың соңғы жаңалықтарын жариялаймыз.

Жаңа күн батареясы тиімділік рекордын жаңартты

Перовскит күн батареяларын кремний күн батареяларының үстіне қою - қолданылатын күн сәулесінің мөлшерін арттырудың бір жолы.

Жаңартылатын энергия көзі ретінде күн фотоэлектрлі элементтерді пайдалану өсіп келеді, өйткені технология тиімдірек және арзанырақ.

Перовскит күн батареяларын кремний жасушаларының үстіне қою - пайдаланылған күн сәулесінің мөлшерін арттырудың бір жолы, енді Австралия Ұлттық университетінің зерттеушілері осы тандемдік күн батареяларының тиімділік рекордын жаңартты.

Зерттеушілер перовскит пен кремний негізіндегі жаңа күн батареялары күн сәулесін энергияға айналдыруда 27,7% тиімділікке қол жеткізгенін айтады. Бұл бес жыл бұрынғы технологиядан екі есе көп (13,7 пайыз) және бұл екі жыл бұрынғы есептермен салыстырғанда лайықты қадам – 25,2 пайыз.

Бір қызығы, технология қазірдің өзінде 20 пайыздық тиімділік белгісін құрайтын коммерциялық қол жетімді күн панельдерінің көпшілігінен асып түседі. Олар тек кремнийге негізделген және алдағы бірнеше жылда максималды шегіне жетеді деп күтілуде.

Кремний де, перовскит те күн сәулесін энергияға айналдыруда жақсы, бірақ олар бірге жақсырақ жұмыс істейді. Бұл екі материалдың әртүрлі толқын ұзындықтағы жарықты сіңіретіндігімен байланысты - кремний негізінен қызыл және инфрақызыл сәулелерді жинайды, ал перовскит жасыл және көк түске маманданған.

Осыны барынша тиімді пайдалану үшін зерттеушілер кремнийдің үстіне мөлдір перовскит жасушаларын орналастырады. Перовскит өзіне қажет нәрсені алады, ал басқа толқын ұзындығы кремнийге дейін сүзіледі.

Технологияның коммерциялануы тез жақындап келе жатқандықтан, ғалымдар қазір тиімділікті одан да арттыру үшін жұмыс істеуде. Зерттеушілердің пікірінше, ол жаппай өндіріске жарамды болғанға дейін тиімділік шамамен 30% болуы керек және бұл 2023 жылға қарай болады деп күтілуде.

Жаңа 3D бейнелеу жүйесі бір фотонды түсіре алады

Жаңа технология бір фотонды шуды азайтудың алғашқы нақты көрсетілімі болып табылады

Стивенс технологиялық институтының зерттеушілері қазіргі технологиядан 40 000 есе айқын кескіндерді жасау үшін жарықтың кванттық қасиеттерін пайдаланатын 3D кескіндеу жүйесін жасады. Жаңалық LIDAR жүйесін өздігінен жүретін автомобильдер мен спутниктік карталау жүйелерінде, ғарыштағы байланыста және т.б. тиімді пайдалануға жол ашады.

Жұмыс алыстағы нысандарға лазерлерді түсіріп, кейін шағылған жарықты анықтайтын LIDAR-мен бұрыннан келе жатқан мәселені қарастырады. Бұл жүйелерде қолданылатын жарық детекторлары бірнеше фотондардың - жарықтың кішкентай бөлшектерінің егжей-тегжейлі кескіндерін жасау үшін жеткілікті сезімтал болғанымен, лазер сәулесінің шағылысқан фрагменттерін күн сәулесі сияқты ашық фондық жарықтан ажырату қиын.

«Біздің сенсорларымыз неғұрлым сезімтал болса, олар фондық шуға соғұрлым сезімтал болады», - дейді ғалымдар. «Бұл біз қазір шешуге тырысып жатқан мәселе». Жаңа технология 2017 жылы алғаш рет ұсынылған Quantum Parametric Sorting Mode немесе QPMS деп аталатын әдісті пайдалана отырып, бір фотонды шуды басудың алғашқы нақты көрсетілімі болып табылады.

Шулы кескіндерді тазалау үшін бағдарламалық қамтамасыз етуден кейінгі өңдеуге негізделген шуды сүзгілеу құралдарының көпшілігінен айырмашылығы, QPMS сенсор деңгейінде экспоненциалды түрде таза кескіндерді жасау үшін экзотикалық сызықты емес оптиканы пайдаланып кванттық жарық белгілерін тексереді.

Фондық шу кезінде ақпаратты тасымалдайтын белгілі бір фотонды табу боранның ішінен бір қар ұшқынын жұлып алу әрекетімен бірдей - бірақ зерттеушілер дәл осылай жетістікке жетті. Олар белгілі бір кванттық қасиеттерді лазер сәулесінің шығатын импульсіне басып шығару әдісін сипаттайды, содан кейін сенсор тек сәйкес кванттық қасиеттері бар фотондарды анықтайтындай кіріс жарықты сүзеді.

Нәтиже: нысанасынан қайтатын фотондарға өте сезімтал, бірақ іс жүзінде барлық қажетсіз шулы фотондарды елемейтін бейнелеу жүйесі. Бұл әдіс сигналды тасымалдайтын әрбір фотонды көптеген шулы фотондармен сөндіргенде де анық 3D кескіндерін жасайды.

Зерттеудің жетекші авторы Патрик Рэйн: «Бастапқы фотонды анықтауды тазарту арқылы біз «шулы» ортада дәл 3D кескінінің шекарасын ығыстырамыз», - деді. «Біз шудың мөлшерін ең озық бейнелеу технологиясы қамтамасыз ете алатындан шамамен 40 000 есе азайта алатынымызды көрсеттік».

Практикалық тұрғыдан алғанда, QPMS шуды азайту LIDAR-ды 30 километрге дейінгі қашықтықта дәл, егжей-тегжейлі 3-D кескіндерін жасау үшін пайдалануға мүмкіндік береді. QPMS терең ғарыш байланыстары үшін де пайдаланылуы мүмкін, мұнда күннің қатты жарқырауы әдетте алыстағы лазерлік импульстарды тұншықтырады. Ең қызығы, бұл технология зерттеушілерге адам денесінің ең сезімтал бөліктерін нақтырақ көрсетуге мүмкіндік береді.

Бір фотонды дыбыссыз бейнелеуді қамтамасыз ете отырып, жүйе зерттеушілерге көздің сезімтал тіндерін зақымдамайтын дерлік көрінбейтін, әлсіз лазер сәулелерін пайдалана отырып, адамның тор қабығының анық, өте егжей-тегжейлі кескіндерін жасауға көмектеседі.

«Аққу» наноспутнигі ғарышқа күн желкенімен жіберіледі

Ресейлік «Лебед» наноспутнигі күн желкенін пайдаланып Жер орбитасынан шыққан алғашқы ғарыш кемесі болуы мүмкін. Спутниктің ұшу үлгісі үш жылдан кейін ұсынылуы мүмкін, содан кейін сынақ ұшуы басталады.

Техниканы зерттеу миссиялары үшін пайдалану жоспарлануда, ол ауыр қозғалтқыштарды пайдаланудан бас тартуға байланысты арзанырақ болады - бұл отандық зондтың жалпы салмағын азайтады. Lebed-тің шетелдік конструкциялардан басты айырмашылығы - екі жүзді желкеннің бірегей роторлық дизайны, бұл оның ауданын он есе ұлғайтуға мүмкіндік береді. атындағы Мәскеу мемлекеттік техникалық университетінің аға оқытушысы ретінде. Бауман Александр Попов, университет патенттеген екі жүзді айналмалы желкенді орналастыру үшін жақтауды қажет етпейтін «Аққу» қондырғысы орнатылады. «Осының арқасында біз құрылымның бірдей салмағымен оның ауданын он есе ұлғайтамыз деп отырмыз», - деді ғалым.

Поповтың айтуынша, жаңа құрылғы зымыран тасығышпен 1000 км биіктіктегі орбитаға жеткізіледі. Осыдан кейін ол маневрлік электротермиялық қозғалтқыштар - резистожеттер (олар күн батареяларынан қажетті энергияны алады) арқылы басталатын басқарылатын айналуды бастайды. Бұл ретте орталықтан тепкіш күштің әсерінен спутниктің екі жағындағы арнайы цилиндрлерден бір жақты шағылысатын жабыны бар екі желкен ұшырылады. Олардың жалпы ұзындығы шамамен 320 м болады.

Ғалымдар Жерді ғарыштан электрмен қамтамасыз ету жүйесін патенттеп алды

Ресей ғылым академиясының Мәскеу радиотехникалық институты орбиталық күн электр стансасынан Жерге энергия тасымалдау жүйесіне патент алды, деп хабарлайды Федералды зияткерлік меншік қызметінің сайтындағы деректер.

Құжатқа сәйкес, ғалымдар ғарыштық күн электр стансасын 300-ден 1000 шақырымға дейінгі биіктікте орналастыруды және жердегі қабылдау нүктесінің үстінен ұшқанда электр станциясының аккумуляторларында жинақталған энергияны микротолқынды пештің көмегімен беруді ұсынып отыр.

Сонымен қатар, 1971 жылғы ұқсас американдық патент Ресей патентінде көрсетілген, онда күн ғарыштық электр станциясын құру идеясы алғаш рет алға қойылған. Содан кейін электр станциясын 36 мың шақырым биіктіктегі геостационарлық орбитаға орналастыру ұсынылды, бұл оның барлық уақытта іс жүзінде жер бетінің бір бөлігінде тұруына мүмкіндік береді және осылайша энергияның Жерге тұрақты берілуін қамтамасыз етеді.. Бірақ бұл жағдайда қабылдау станциясы экваторда орналасуы керек. Ресейлік ұсыныс энергияны Жердің басқа аймақтарына тасымалдауға мүмкіндік береді.

2018 жылы «Швабе» холдингі бас директорының бірінші орынбасары Сергей Попов РИА Новостиге берген сұхбатында ресейлік ғалымдар күн энергиясын Жердің сол бөліктеріне жібере алатын қайталағыш айнасы бар орбиталық лазер жасап жатқанын айтты. Электр станцияларын салу мүмкін емес немесе өте қиын жер, соның ішінде Арктикаға дейінгі саны.

Тану жүйесі дрондарға 10 есе жылдам ұшуға және апатқа ұшырамауға мүмкіндік береді

Цюрих университетінің (Швейцария) инженерлері дрондар үшін соқтығысты болдырмаудың түбегейлі жаңа жүйесін ұсынды - әлемде бұдан жылдам және дәлірек ештеңе жоқ. Олар 20-40 миллисекундтық реакция жылдамдығы, көптеген коммерциялық ұшқышсыз жүйелердегі сияқты, жоғары жылдамдықты ұшатын дрондардың қауіпсіз қозғалысын ұйымдастыру үшін жеткіліксіз екеніне негізделген. Швейцариялықтар өздерінің ақыл-ойының мүмкіндіктерін көрсету үшін ұшқышсыз ұшқыштар арқылы оларға ұшқан доптарды шебер айналып өтуді үйретті.

Дрондардың кедергілерге реакция уақыты мәселесінің екі түбірі бар. Біріншіден, жердегі көліктермен салыстырғанда ұшатын көліктердің қозғалысының жоғары жылдамдығы. Екіншіден, әлсіз есептеу қуаты, соның салдарынан борттық жүйелер жағдайды талдауға және кедергіні тануға уақыт жоқ. Шешім ретінде инженерлер реакция жылдамдығын 3,5 миллисекундқа дейін арттыра отырып, сенсорларды «оқиға камераларымен» ауыстырды.

Оқиға камерасы кадрдағы жеке пикселдердің жарықтығындағы өзгерістерге ғана жауап береді және басқаларды елемейді, сондықтан статикалық немесе отырықшы фонда қозғалатын нысанды анықтау үшін өте аз ақпаратты өңдеу керек. Демек, реакция жылдамдығы жоғары, бірақ практикалық эксперименттер барысында бұл мақсатқа қолданыстағы дрондар да, камералардың өзі де сәйкес келмейтіні анықталды. Швейцариялық инженерлердің еңбегі - олар квадрокоптерлердің камераларын да, платформасын да қайта жасады, сонымен қатар олар қажетті алгоритмдерді әзірледі, шын мәнінде жаңа жүйені құрады.

Бонсерді ойнаған кезде мұндай жүйесі бар дрон 90% жағдайда оған 10 м/с жылдамдықпен лақтырылған допты небәрі 3 м қашықтықтан айналып өтіп кете алады. бір камера, егер кедергінің өлшемі алдын ала белгілі болса - екі камераның болуы оған кедергінің барлық параметрлерін дәл есептеуге және дұрыс шешім қабылдауға мүмкіндік береді. Қазір инженерлер күрделі бағыттар бойынша ұшу кезінде жүйені қозғалыста сынау үстінде. Олардың есептеулері бойынша, нәтижесінде ұшқышсыз ұшу аппараттары соқтығысу қаупінсіз қазіргіден он есе жылдам ұша алады.

Сингапур ғалымдары ескі шиналардан тамаша аэрогель жасауды үйренді

Сингапур Ұлттық университетінің ғалымдары пайдаланылған шиналардың тек 40% ғана қайта өңдеуге кететініне қатты ренжіді, сондықтан олар бұл мәселенің балама шешімін іздеуге кірісті. Ешқандай нақты жоспар болмады, тек идея болды - резеңке шинаның материалынан оқшауланып, оған жаңа пішін беру. Мысалы, оны кеуекті аэрогель негізіне айналдырыңыз - жасушалар газбен толтырылған жасушалық құрылым.

Тәжірибе барысында ғалымдар резеңкені қоспалардан тазарту үшін дөңгелектердің жұқа фрагменттерін «экологиялық таза» еріткіштер мен су қоспасына малды. Содан кейін ерітінді біркелкі масса пайда болғанша сіңірілді, -50 ° C дейін салқындатылды және 12 сағат бойы вакуумдық камерада лиофилизацияланды. Шығару тығыз және жеңіл аэрогель болды.

Аэрогельдердің басқа түрлерінен айырмашылығы, резеңке негізіндегі нұсқасы бірнеше есе күшті болып шықты. Ал метокситриметилсиланнан жабынды қолданғаннан кейін ол суға төзімді болды, бұл оның перспективалы қолдану саласын - мұнай төгінділерін жоюға арналған сорбент ретінде бірден анықтады. Кешегі қоқыс қалдықтардың басқа түрінен және ластанудан арылуға көмектеседі.

Бірақ бәрінен де сингапурлық ғалымдар өнертабыстың экономикалық жағына риза. Ауданы 1 шаршы метр резеңке аэрогель парағын жасау. ал 1 см қалыңдығы 12-13 сағатты алады және 7 доллар тұрады. Процесті оңай кеңейтіп, коммерциялық тартымды бизнеске айналдыруға болады. Әсіресе, орасан зор қорлар мен бастапқы материалдың арзандығын ескерсек.

Ресей Федерациясында ұшқышсыз ұшатын такси әзірленуде

Ресейде жолаушыларды 500 км/сағ крейсерлік жылдамдықпен 500 км қашықтыққа тасымалдай алатын ұшқышсыз әуе таксиі құрылуда. Бірінші эксперименттік модельді 2025 жылға дейін жасау жоспарлануда, ол тік көтерілу және қону үшін пайдаланылады.

Алдағы уақытта жүк көтергіштігі 500 кг (төрт жолаушы) болатын ұшу үлгісі шығарылады деп күтілуде, деп жазады «Известия» газеті.

Мұндай әуе такси ең алдымен миллионнан астам халқы бар қалалар мен елдің ең ірі аймақтарында пайдалануға арналған. Көлікті пайдалану Ресейде ұшу-қону жолақтарының болмауына байланысты өзекті болады, деп түсіндірді Ұлттық технологиялық бастаманың (NTI) әзірлеушілері.

«Көліктің жоғары жылдамдығы бортқа орнатылған және электр генераторына қосылған газ турбиналы қондырғы арқылы қамтамасыз етіледі. Ол алты стационарлық қозғалтқышты суперконденсаторлар батареясы арқылы тамақтандырады », - деді Павел Булат, NTI-дағы Aeronet жұмыс тобының тең директорының орынбасары. Оның айтуынша, қозғалтқыштар көтеру және қолдау желдеткіштерін айналдырады, олар қанат рөлін атқаратын фюзеляжға толығымен тартылады. Басқаруды реактивті рульдермен және тарту векторын өзгерту арқылы жүзеге асыру жоспарлануда. Көлікке арналған қуат электроникасы дәстүрлі кремнийдің орнына кремний карбидінен жасалады.

Дене материалы да жаңашыл болады. Дизайнерлер соңғы алюминий мен скандий қорытпасын пайдаланбақ. Ол Бүкілресейлік авиациялық материалдар институтында әзірленді. Бұл жеңіл, толығымен металдан жасалған дәнекерленген фюзеляжды жасайды.

Toyota мен Lexus көлік ұрлауды мағынасыз ететін технологияны әзірлейді

Көлік ұрлау - көлік иелерінің ең үлкен қиындықтарының бірі. Тіпті дабыл жүйелері әрқашан өз міндеттерін орындай бермейді, бірақ өндірушілердің жетілдірілген шешімі бар. 2020 жылдан бастап Ресейдегі Toyota және Lexus брендтерінің барлық ассортименті T-Mark / L-Mark ұрлыққа қарсы бірегей идентификатормен қорғалатын болады.

Идентификатор - бұл белгілі бір автокөліктің VIN-нөмірімен байланыстырылған бірегей PIN-код қолданылатын диаметрі 1 мм пленкадан микронүктелер бар автомобильді таңбалау. Барлығы 10 000-ға дейін осындай нүктелер дененің әртүрлі элементтері мен жинақтарына қолданылады. Олардың «тіркелген» көлікке сәйкестігін toyota.ru және lexus.ru сайттарында тексеруге болады.

Таңбалауды пайдалану құқық қорғау органдарына және пайдаланылған автокөліктерді сатып алушыларға автокөліктің нақты шығарылған күні, жабдықталуы, маркасы мен қозғалтқышының нөмірі және басқа сипаттамалары бар «төлқұжат» деректерін тексеруге мүмкіндік береді. Өндіруші идентификаторларды ұрлаушылардың Toyota және Lexus автокөліктеріне қызығушылығын айтарлықтай төмендететін және олардың көлік құралдарын қайталама нарықта қайта сату мүмкіндігін болдырмауға мүмкіндік беретін шешім ретінде орналастырады.

Ішкі нарықта L-Mark алған алғашқы автокөлік Lexus ES болды - өндірушінің айтуынша, осы уақытқа дейін ұрлыққа қарсы белгілермен жабдықталған осы седанды ұрлау жағдайлары болған жоқ. Сонымен қатар, таңбаланған автокөліктердің иелері ұрлық қаупіне қатысты CASCO саясатына 15% дейін жеңілдіктерге ие. Ресейдегі Toyota және Lexus маркаларының ассортиментін T-Mark/L-Mark маркасымен жабдықтау процесі 2020 жылы аяқталады деп күтілуде.

Асқын өткізгіштерде ресейлік электр қозғалтқышы ұшуда сынақтан өтеді

атындағы ЦИАМ мамандары П. И. Баранов электр қозғалтқышы бар Ресейдегі алғашқы гибридті электр станциясын сынауға дайындықты бастады. Бұл туралы бір күн бұрын РИА Новости ғылыми сынақ орталығының баспасөз қызметіне сілтеме жасап хабарлады.

Осы айдың ортасында институт өкілдері СибНИА им. С. А. Чаплыгин », онда олар Як-40 базасындағы ұшатын зертхананы зерттеді, онда болашақта перспективалы қондырғыны сынақтан өткізу жоспарлануда. Ұшу сынақтары 2 жылдан кейін өтеді деп күтілуде. ФПИ тапсырысы бойынша ZAO Superox жасаған әуе кемесінің тұмсығына аса жоғары температуралы электр қозғалтқышын және салқындату жүйесіне соңғы үлгідегі жоғары температуралы электр қозғалтқышын орнату жоспарлануда. Естеріңізге сала кетейік, бұл қондырғы дәстүрлі электр жабдықтарымен салыстырғанда гибридті қондырғының құрамдас бөліктерінің қуат тығыздығы мен тиімділігі бойынша айтарлықтай артықшылықты қамтамасыз ете алатын бірегей отандық әзірлеме болып табылады.

Өз кезегінде ұшатын зертхананың «құйрығындағы» үш қозғалтқыштың біреуінің орнына USATU әзірлеген электр генераторы бар турбобілікті газ турбиналы қондырғы орнатылады. ЯК-40 салонында басқару жүйесінің блоктары мен батареялары орналастырылады. Ұшу кезінде сынақ инженерлері де сол жерде болады. Алдағы сынақтардың басты мақсаты – болашақта Ресейдің перспективалы өңіраралық ұшақтарына орнатуға болатын гибридті электр станциясының демонстраторын жасау.