Skip to main content

Источник: Trаshbох

В конце 2022 года российские ученые разработали способ быстрого измерения качества воды, продуктов питания и лекарств, создали новый тип пластика, способный заменить используемые сегодня металлы, дерево и другие материалы, и запустили виртуальный ядерный реактор. который является цифровым близнецом текущего.

? Это материал из цикла «Сделано в России ??», в котором рассказывается об основных отечественных изобретениях, а также важных событиях в различных областях науки и промышленности в России.

Они разработали способ быстро измерить качество воды, продуктов питания и лекарств.

? Простыми словами

Пензенские ученые разработали трехэлементный двухконтактный резонансный прибор: прибор, который будет измерять качество продуктов в магазинах, чистоту воды и воздуха, определять параметры датчиков физических величин, электротоваров и радиотоваров и др. в. Устройство представляет собой эквивалентную схему материалов и их свойств. В зависимости от схемы замещения, то есть от характеристик устройств и объектов, подключенных к этому устройству, можно будет признать качество изделий для широкого круга применений. При этом новый метод измерения справляется с работой гораздо точнее, чем существующие. Таким образом, прибор будет полезен в измерительных приборах практически во всех отраслях человеческой деятельности, включая медицину, пищевую и тяжелую промышленность, электронику и др.

?‍? Деталь

Изобретение относится к электротехнике. Устройство состоит из измерительной схемы, включающей в себя генератор опорных сигналов, аналоговый преобразователь в операционный усилитель и микроконтроллер, управляющий устройством и позволяющий рассчитывать все параметры двухполюсника по формулам, предложенным автором. авторы. По мнению ученых, это поможет определять параметры составляющих биологических объектов, датчиков физических величин, электротехнических и радиотехнических изделий, измерительные ячейки которых могут быть представлены трехэлементными двухполюсными резонансными сетями (электрическими цепями).

То есть устройство подходит для любого изделия, текстильного материала, лекарства, для которых можно построить эквивалентную электрическую цепь из элементов R, L, C (сопротивления, индуктивности и емкости). Ни одно ранее предложенное устройство в мире не обладало такой универсальностью и не позволяло определять параметры всех возможных схем замещения изделий с помощью одного устройства. Авторы работы уверены, что в будущем они смогут уместить свою разработку в корпус, достаточно компактный, чтобы каждый мог взять его с собой и измерить, например, качество продукции в магазине.

Он разработал нанопривод, который позволит ему управлять микромедицинскими устройствами.

Запуск виртуального ядерного реактора и другие последние достижения российской науки

? Простыми словами

Российские ученые разработали электрохимический наноактуатор — устройство, которое действует как двигатель для автономных микроскопических устройств. Он работает путем сжигания смеси водорода и кислорода в крошечных пузырьках, создаваемых электродами. Это позволит создавать микроскопические моторы для автономных микроустройств в биологии и медицине (например, вживляемые контейнеры, периодически выпускающие лекарство в организм человека).

?‍? Деталь

Разработка основана на явлении катализа на поверхности воды, механизме ускорения химических реакций на границе вода-воздух. Для работы нанопривода используется одна из таких реакций, а именно самовозгорание смеси водорода и кислорода в нанопузырьках. Само устройство представляет собой небольшую рабочую камеру, чуть больше ширины волоса: электроды нанесены на кремниевую пластину, боковые стенки камеры выполнены из светочувствительного полимера, а верхняя стенка выполнена из форма резинки мембрана. Камера заполнена электролитом, раствором, который содержит много ионов и поэтому способен проводить ток. На электроды подается переменное напряжение высокой частоты, в результате чего вода расщепляется на кислород и водород и образуются нанопузырьки, содержащие эти газы; фактически получается водородное топливо. Пузырьки приподнимают мембрану, которая способна, например, проталкивать жидкость по микроканалам или выполнять другую механическую работу.

Затем мембрана возвращается в исходное положение благодаря самопроизвольной реакции между нанопузырьками водорода и кислорода. Чтобы полностью вернуть мембрану в исходное состояние, требуется всего 100 миллисекунд, примерно столько же требуется колибри, чтобы взмахнуть крыльями, а это значит, что можно управлять довольно быстрыми микромашинами. Интересно, что в подобных устройствах электроды быстро приходят в негодность из-за высокой нагрузки (износ электродов происходит из-за высоких механических напряжений, вызванных нановзрывами вблизи поверхности электродов), но в качестве материала авторы выбрали рутений, для них хорошая проводимость тока, но при этом это прочный металл. В результате прибор проработал не менее пяти часов без падения тока и признаков разрушения электродов (другие электроды, например, золотые, медные или платиновые, разрушались через одну минуту).

Он создал пластик будущего, из которого можно сделать двигатель для автомобиля.

Запуск виртуального ядерного реактора и другие последние достижения российской науки

? Простыми словами

Ученые из Санкт-Петербурга совместно со специалистами по полимерным материалам Института высокомолекулярных композитов РАН создали и запатентовали устройство, с помощью которого можно получить необычный пластик с отличными характеристиками (термостойкость, прочность, долговечность, легкость, а также способность переносить ультрафиолетовые лучи, радиацию и химическое воздействие). По словам изобретателей, новый материал можно будет использовать абсолютно в любой отрасли (от машиностроения и медицины до производства детских игрушек и нитей для 3D-печати), вытеснив используемые сегодня металлы, дерево и другие материалы.

?‍? Деталь

Новый материал, по сути, представляет собой композиционный материал, то есть многокомпонентный материал (например, железобетон представляет собой соединение железа и бетона). Новый пластик получают путем смешивания полимера и углеродного волокна. Порошкообразный полимер электрически заряжается, а затем превращается в псевдожидкость, через которую проходят волокна. Таким образом, частицы пыли прилипают к волокнам и проникают между ними. Затем порошок плавится, превращаясь в густую жидкость, похожую на мед, которая затем застывает, и получается соединение, которое на выходе выходит в виде гранул. Полимер компаунда отвечает за сжатие, а волокна за растяжение. Новый пластик имеет большие экономические преимущества перед металлом. При использовании металла выгодно изготавливать серийно только большое количество деталей, а если нужно что-то изменить в производстве, то придется перестраивать много станков, менять технологические процессы, что очень долго и дорого. Кроме того, этот материал дорог в обслуживании и ремонте. Из пластика можно легко делать уникальные детали в больших количествах, и они намного дешевле в обслуживании.

Запущен виртуальный ядерный реактор

Демонстрационный пуск виртуального ядерного реактора, являющегося цифровым двойником исследовательского реактора ИРТ МИФИ, расположенного на территории университета, успешно прошел демонстрационный пуск в Национальном исследовательском ядерном университете «МИФИ». Оператор работал в гарнитуре виртуальной реальности, что позволяло ему находиться так, как будто он находится внутри БЩУ реактора. Повернув голову, он смог продемонстрировать зрителям на экране компьютера не только БЩУ и показания приборов, но и черенковское свечение над активной зоной виртуального реактора при выходе на номинальную мощность. Кроме того, оператор умышленно допустил ошибки, чтобы продемонстрировать аварийный сброс аварийных дуг. Работа виртуального реактора основана на математических моделях, апробированных на данных, полученных за 40 лет эксплуатации реактора ИРТ МИФИ. По словам ученых, этот цифровой двойник представляет собой симулятор следующего поколения, который можно разрабатывать, эксплуатировать и масштабировать дешевле и быстрее, чем традиционные полномасштабные симуляторы «на металле». В частности, в виртуальном тренажере относительно легко организовать удаленную работу.

Это улучшило способ переработки низкокачественного алюминиевого сырья.

Запуск виртуального ядерного реактора и другие последние достижения российской науки

? Простыми словами

Алюминий является вторым наиболее используемым металлом в мире: его часто используют в промышленности, энергетике и архитектуре. Прирост добычи алюминиевой руды увеличивается на 4-5% в год. При сохранении сложившейся тенденции к 2050 г. будут исчерпаны все разведанные запасы бокситов (алюминиевая руда, сырье для производства глинозема), а к 2080 г. — все ресурсы бокситов, доступные человечеству. Поэтому ученые ищут возможность переработки новых видов сырья. материалы. Общей проблемой для всех источников алюминиевого сырья, за исключением бокситов, является высокое содержание кремнезема, что делает неэффективной его переработку обычными щелочными способами получения бокситов. Отечественными специалистами разработан метод, который позволит избавиться от примесей железа и других металлов и получить продукт, соответствующий промышленным требованиям. Алюминий можно будет получать из нефелина (остатки добычи полезных ископаемых), которого в российской Арктике много и его не нужно специально добывать.

?‍? Деталь

Ключевыми проблемами при разработке новой технологии были необходимость отделения алюминия от железа и других металлов, содержащихся в сырье, а также высокое содержание серы в осадке гидроксида алюминия. Ученые открыли, как управлять разделением металлов при кристаллизации и перекристаллизации квасцов (кристаллогидратов двойных сульфатов трехвалентных и одновалентных металлов), варьируя концентрацию сульфат-ионов и вводимых дополнительных примесей, и как избавиться от серы. примесей для получения продукта, соответствующего промышленным требованиям. Кроме того, технологию пытаются сделать с учетом условий российской Арктики. Это регион с очень хрупкой окружающей средой, поэтому должны быть строгие требования к выбросам. Это также удаленно, поэтому ввоз большого количества реагентов и удаление больших объемов побочных продуктов будет дорогостоящим. Зато проблем с охлаждением, когда оно нужно, нет. В результате получается почти замкнутый производственный цикл. Извлекаются только реагенты, и это происходит на месте.

Источник: Trаshbох

Оставить комментарий