TOP-9 läbimurdelist energiasäästlikku tulevikutehnoloogiat

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-16 16:03

Värsked uudised teadusest ja tehnoloogiast. Avaldame teadlaste viimaseid avastusi, tehnilisi ülevaateid, viimaseid uudiseid Internetist ja kõrgtehnoloogiast.

Uus päikesepatarei purustab efektiivsusrekordi

Perovskiidist päikesepatareide virnastamine ränist päikesepatareide peale on üks võimalus kasutatava päikesevalguse hulga suurendamiseks.

Päikese fotogalvaaniliste elementide kasutamine taastuva energiaallikana on tõusuteel, kuna tehnoloogia muutub tõhusamaks ja odavamaks.

Perovskiit-päikesepatareide virnastamine ränielementide peale on üks viis kasutatava päikesevalguse hulga suurendamiseks ja nüüd on Austraalia riikliku ülikooli teadlased purustanud nende tandempäikesepatareide efektiivsusrekordi.

Teadlaste sõnul on nende uued perovskiidil ja ränil põhinevad päikesepatareid saavutanud 27,7% efektiivsuse päikesevalguse energiaks muutmisel. See on enam kui kaks korda rohkem, kui tehnoloogia oleks võinud toota vaid viis aastat tagasi (13,7 protsenti), ja see on kahe aasta taguste aruannetega võrreldes korralik samm – 25,2 protsenti.

Huvitav on see, et tehnoloogia ületab juba praegu enamikku müügilolevaid päikesepaneele, mille efektiivsus on 20 protsenti. Need põhinevad üksnes ränil ja eeldatavasti saavutavad maksimumpiiri lähiaastatel.

Nii räni kui ka perovskiit on päikesevalguse energiaks muutmisel head, kuid koos toimivad veelgi paremini. Seda seetõttu, et need kaks materjali neelavad erineva lainepikkusega valgust – räni kogub peamiselt punast ja infrapunavalgust, perovskiit aga on spetsialiseerunud rohelisele ja sinisele.

Selle maksimaalseks kasutamiseks virnastavad teadlased poolläbipaistvad perovskiitrakud ränirakkude peale. Perovskiit korjab üles, mida ta vajab, samas kui teised lainepikkused filtreeritakse räniks.

Teadlased töötavad nüüd selle nimel, et tõhusust veelgi parandada, kuna tehnoloogia kommertsialiseerimine läheneb kiiresti. Teadlaste sõnul peab efektiivsus olema umbes 30 protsenti, enne kui see on masstootmise jaoks elujõuline, ja see peaks juhtuma 2023. aastaks.

Uus 3D-pildisüsteem suudab jäädvustada üksikuid footoneid

Uus tehnoloogia on esimene tõeline ühe fotoni müra vähendamise demonstratsioon

Stevensi tehnoloogiainstituudi teadlased on loonud 3D-pildisüsteemi, mis kasutab valguse kvantomadusi, et luua pilte, mis on praegusest tehnoloogiast 40 000 korda teravamad. Avastus sillutab teed LIDAR-süsteemi tõhusaks kasutamiseks isejuhtivates autodes ja satelliitkaardisüsteemides, kosmosesides jne.

Töö käsitleb LIDARi pikaajalist probleemi, mis laseb laseriga kaugemate sihtmärkide pihta ja tuvastab seejärel peegeldunud valguse. Kuigi nendes süsteemides kasutatavad valgusdetektorid on piisavalt tundlikud, et luua üksikasjalikke pilte mõnest footonist – pisikestest valgusosakestest, on laservalguse peegeldunud fragmente raske eristada heledamast taustvalgusest, näiteks päikesevalgusest.

"Mida tundlikumaks meie andurid muutuvad, seda tundlikumaks nad muutuvad taustmüra suhtes," ütlevad teadlased. "See on probleem, mida me praegu püüame lahendada." Uus tehnoloogia on esimene tõeline demonstratsioon ühe fotoni mürasummutamiseks, kasutades tehnikat nimega Quantum Parametric Sorting Mode või QPMS, mida esmakordselt pakuti välja 2017. aastal.

Erinevalt enamikust mürafiltreerimistööriistadest, mis tuginevad mürarikaste piltide puhastamiseks tarkvara järeltöötlusele, kontrollib QPMS kvantvalgussignatuure, kasutades eksootilist mittelineaarset optikat, et luua sensori tasemel eksponentsiaalselt puhtamaid pilte.

Teavet kandva konkreetse footoni leidmine keset taustmüra on nagu katse lumetormist välja kiskuda – kuid just see teadlastel õnnestuski. Nad kirjeldavad meetodit teatud kvantomaduste trükkimiseks väljaminevasse laservalguse impulsi ja seejärel sissetuleva valguse filtreerimiseks, nii et andur tuvastab ainult vastavate kvantomadustega footoneid.

Tulemus: pildisüsteem, mis on uskumatult tundlik sihtmärgilt naasvate footonite suhtes, kuid mis ignoreerib praktiliselt kõiki soovimatuid müra tekitavaid footoneid. See lähenemine loob teravaid 3D-kujutisi isegi siis, kui iga signaali edastav footon on palju mürarikkamate footonitega uputatud.

"Esialgse footontuvastuse kustutamisega nihutame täpse 3D-pildistamise piire "mürarikastes" keskkondades," ütles uuringu juhtiv autor Patrick Rain. "Oleme näidanud, et suudame vähendada müra umbes 40 000 korda, kui kõige arenenum pilditehnoloogia suudab pakkuda."

Praktikas võib QPMS-i müravähendus võimaldada LIDAR-i abil luua täpseid ja üksikasjalikke 3D-kujutisi kuni 30 kilomeetri kaugusel. QPMS-i saab kasutada ka süvakosmose side jaoks, kus päikeselt tulev karm peegeldus summutab tavaliselt kauged laserimpulssid. Võib-olla kõige põnevam on see, et see tehnoloogia võib anda teadlastele ka selgema ülevaate inimkeha kõige tundlikumatest osadest.

Pakkudes peaaegu vaikset ühe fotoni pildistamist, aitab süsteem teadlastel luua inimese võrkkesta selgeid ja väga üksikasjalikke pilte, kasutades peaaegu nähtamatuid, nõrku laserkiire, mis ei kahjusta silma tundlikke kudesid.

Nanosatelliit "Luik" saadetakse kosmosesse päikesepurjega

Venemaa nanosatelliidist "Lebed" võib saada esimene kosmoselaev, mis päikesepurje kasutades Maa orbiidilt lahkub. Satelliidi lennumudelit saab esitleda kolme aasta pärast, seejärel järgneb testlend.

Tehnikat plaanitakse kasutada uurimismissioonidel, mis muutub odavamaks raskete tõukemootorite kasutamisest loobumise tõttu – see vähendab kodumaise sondi kogumassi. Peamine erinevus Lebedi ja välismaiste disainide vahel on kahe labaga purje unikaalne rootori disain, mis võimaldab selle pindala kümnekordistada. Nagu nimetas Moskva Riikliku Tehnikaülikooli vanemõppejõud. Swanile paigaldatakse ülikooli patenteeritud kahe teraga pöördpuri Bauman Alexander Popov, mis ei vaja kasutuselevõtuks raami. "Tänu sellele ootame sama konstruktsiooni kaaluga selle pindala kümnekordistada," märkis teadlane.

Popovi sõnul toimetatakse uus seade kanderaketiga orbiidile, mille kõrgus on 1000 km. Pärast seda alustab see kontrollitud pöörlemist, mis käivitatakse elektrotermiliste mootorite - resistorite (need saavad vajalikku energiat päikesepaneelidelt) manööverdamisega. Samal ajal lastakse tsentrifugaaljõu toimel spetsiaalsetest silindritest satelliidi mõlemal küljel välja kaks ühepoolse peegeldava kattega purje. Nende kogupikkus on umbes 320 m.

Teadlased on patenteerinud Maa kosmosest toiteallika süsteemi

Venemaa Teaduste Akadeemia Moskva Raadiotehnika Instituut sai patendi orbiidil olevast päikeseelektrijaamast Maale energia edastamise süsteemile, selgub föderaalse intellektuaalomandi teenistuse veebisaidi andmetest.

Dokumendi kohaselt teevad teadlased ettepaneku paigutada kosmosepäikeseelektrijaam 300–1000 kilomeetri kõrgusele ja maapealse vastuvõtupunkti kohal lennates edastada elektrijaama akudesse kogunenud energiat mikrolainete abil.

Samal ajal on Venemaa patendis märgitud sarnane Ameerika 1971. aasta patent, milles esmakordselt esitati idee luua päikeseenergia elektrijaam. Seejärel tehti ettepanek paigutada elektrijaam geostatsionaarsele orbiidile kõrgusega 36 tuhat kilomeetrit, mis võimaldaks sellel olla kogu aeg praktiliselt sama maapinna lõigu kohal ja seeläbi tagada pidev energia ülekanne Maale.. Kuid sel juhul peab vastuvõtujaam asuma ekvaatoril. Venemaa ettepanek võimaldab energiat üle kanda teistesse Maa piirkondadesse.

2018. aastal ütles Shvabe holdingi peadirektori esimene asetäitja Sergei Popov intervjuus RIA Novostile, et Venemaa teadlased töötavad välja korduspeegliga orbitaallaserit, mis suudab edastada päikeseenergiat nendesse osadesse. Maa, kus elektrijaamu on võimatu või äärmiselt raske ehitada, sealhulgas Arktikasse.

Tuvastamissüsteem võimaldab droonidel lennata 10 korda kiiremini ja mitte alla kukkuda

Zürichi ülikooli (Šveits) insenerid on esitlenud põhimõtteliselt uut droonide kokkupõrke vältimise süsteemi – maailmas pole veel midagi kiiremat ja täpsemat. Nad lähtusid tõsiasjast, et 20-40 millisekundilise reaktsioonikiirusega, nagu paljudes kaubanduslikes mehitamata süsteemides, ei piisa kiirelt lendavate droonide ohutu liikumise korraldamiseks. Oma vaimusünnituse võimete demonstreerimiseks kasutasid šveitslased väljaviskamismängu, õpetades droone meisterlikult neile lendavate pallide eest kõrvale hiilima.

Droonide takistustele reageerimise ajaga seotud probleemil on kaks juurt. Esiteks lendavate sõidukite suur liikumiskiirus võrreldes maapealsete sõidukitega. Teiseks nõrk arvutusvõimsus, mille tõttu pole pardasüsteemidel aega olukorda analüüsida ja häireid ära tunda. Lahendusena asendasid insenerid andurid "sündmuskaameratega", suurendades reaktsioonikiirust 3,5 millisekundini.

Sündmuste kaamera reageerib ainult kaadri üksikute pikslite heleduse muutustele ja ignoreerib teisi, mistõttu peab see liikuva objekti tuvastamiseks staatilisel või istuval taustal töötlema väga vähe teavet. Sellest ka suur reaktsioonikiirus, kuid praktiliste katsete käigus selgus, et selleks ei sobi ei olemasolevad droonid ega kaamerad ise. Šveitsi inseneride eeliseks on see, et nad tegid ümber nii neljakopterite kaamerad kui ka platvormi, lisaks töötasid nad välja vajalikud algoritmid, luues tegelikult uue süsteemi.

Väljaviskajat mängides õnnestub sellise süsteemiga droonil 90% juhtudest kõrvale hiilida pallist, mis visatakse talle kiirusega 10 m/s vaid 3 m kauguselt. Ja seda ainult üks kaamera, kui häirete suurus on ette teada - a kahe kaamera olemasolu võimaldab tal täpselt arvutada kõik häirete parameetrid ja teha õige otsuse. Nüüd töötavad insenerid selle kallal, et testida süsteemi liikumises, lennates rasketel marsruutidel. Nende arvutuste kohaselt suudavad mehitamata õhusõidukid lennata praegusest kümme korda kiiremini ilma kokkupõrkeohuta.

Singapuri teadlased õppisid vanadest rehvidest suurepärast aerogeeli valmistama

Singapuri riikliku ülikooli teadlased valmistasid äärmiselt meelehärmi asjaolu, et vaid 40% kasutatud rehvidest läheb taaskasutusse, mistõttu nad asusid sellele probleemile alternatiivset lahendust otsima. Selget plaani polnud, oli vaid idee - isoleerida rehvimaterjalist kumm ja anda sellele uus kuju. Näiteks muutke see poorseks aerogeelialuseks - rakuliseks struktuuriks, milles rakud on täidetud gaasiga.

Teadlased leotasid katsete käigus õhukesi rehvikilde "keskkonnasõbralike" lahustite ja vee segus, et puhastada kummi lisanditest. Seejärel lahust seediti kuni ühtlase massi moodustumiseni, jahutati temperatuurini -50 °C ja lüofiliseeriti vaakumkambris 12 tundi. Väljundiks oli tihe ja kerge aerogeel.

Erinevalt teist tüüpi aerogeelidest osutus kummipõhine versioon kordades tugevamaks. Ja pärast metoksütrimetüülsilaani katte pealekandmist muutus see ka veekindlaks, mis määras kohe selle paljulubava kasutusvaldkonna - õlireostuse likvideerimise sorbendina. Eilne prügi aitab vabaneda teist tüüpi jäätmetest ja reostusest.

Kuid kõige rohkem on Singapuri teadlased rahul leiutise majandusliku poolega. Kummist aerogeeli lehe valmistamine pindalaga 1 ruutmeetrit. ja 1 cm paksune võtab 12-13 tundi ja maksab 7 dollarit. Protsessi saab hõlpsasti laiendada ja muuta äriliselt atraktiivseks ettevõtteks. Eriti kui arvestada tohutuid varusid ja algmaterjali odavust.

Vene Föderatsioonis arendatakse mehitamata õhutaksot

Venemaal luuakse mehitamata õhutaksot, mis suudab reisijaid 500 km/h reisikiirusel 500 km/h vedada. Esimene eksperimentaalmudel plaanitakse luua 2025. aastaks, seda kasutatakse vertikaalseks õhkutõusmiseks ja maandumiseks.

Edasi loodetakse toota lennumudelit, mille kandevõime on 500 kg (neli reisijat), kirjutab ajaleht Izvestija.

Selline õhutakso on mõeldud eelkõige kasutamiseks üle miljoni elanikuga linnades ja riigi suurimates piirkondades. Sõiduki kasutamine muutub aktuaalseks lennuradade puudumise tõttu Venemaal, selgitasid arendajad riiklikust tehnoloogiaalgatusest (NTI).

„Sõiduki suure kiiruse tagab pardale paigaldatud ja elektrigeneraatoriga ühendatud gaasiturbiin. See toidab kuut statsionaarset mootorit superkondensaatorite aku kaudu,”ütles NTI Aeroneti töörühma kaasdirektori asetäitja Pavel Bulat. Tema sõnul hakkavad mootorid pöörlema tõstvaid ja toetavaid ventilaatoreid, mis tõmbuvad täielikult tiivana toimivasse kere sisse. Juhtimine on plaanis läbi viia reaktiivtüüride ja tõukejõu vektori muutmisega. Auto jõuelektroonika valmistatakse traditsioonilise räni asemel ränikarbiidist.

Ka kere materjal saab olema uuenduslik. Disainerid kavatsevad kasutada uusimat alumiiniumi ja skandiumi sulamit. See töötati välja Ülevenemaalises Lennundusmaterjalide Instituudis. See loob kerge täismetallist keevitatud kere.

Toyota ja Lexus arendavad tehnoloogiat, et muuta autovargused mõttetuks

Autovargused on üks suurimaid probleeme, millega autoomanikud kokku puutuvad. Isegi signalisatsioonisüsteemid ei tule alati oma ülesandega toime, kuid tootjatel on juba täiustatud lahendus. Alates 2020. aastast on kogu Toyota ja Lexuse kaubamärkide valik Venemaal kaitstud ainulaadse vargusvastase identifikaatoriga T-Mark / L-Mark.

Identifikaator on auto märgistus 1 mm läbimõõduga kilelt mikrotäppidega, millele kantakse unikaalne PIN-kood, mis on seotud konkreetse auto VIN-numbriga. Kokku rakendatakse erinevatele kereelementidele ja koostudele kuni 10 000 sellist punkti. Nende vastavust "kinnitatud" sõidukile saate kontrollida saitidel toyota.ru ja lexus.ru.

Märgistuse kasutamine võimaldab õiguskaitseorganitel ja kasutatud autode ostjatel kontrollida auto "passi" andmeid selle tegeliku valmistamiskuupäeva, varustuse, margi ja mootori numbri ning muude omadustega. Tootja positsioneerib identifikaatorid lahendusena, mis vähendab oluliselt kaaperdajate huvi Toyota ja Lexuse autode vastu ning võimaldab välistada nendepoolse sõidukite edasimüügi võimaluse järelturul.

Esimene auto, mis sai koduturul L-Marki, oli Lexus ES - tootja sõnul pole selle vargusvastase märgistusega varustatud sedaani varguse juhtumeid siiani olnud. Lisaks on märgistatud autode omanikel kuni 15% soodustused KASKO poliisile varguse riski osas. Eeldatakse, et Venemaal asuvate Toyota ja Lexuse kaubamärkide valiku T-Mark / L-Mark varustamise protsess viiakse lõpule 2020. aasta jooksul.

Ülijuhtidel asuvat Venemaa elektrimootorit testitakse lennu ajal

nime saanud TsIAMi spetsialistid PI Baranov alustas ettevalmistusi Venemaa esimese elektrimootoriga hübriidelektrijaama katsetamiseks. RIA Novosti teatas sellest päev varem, viidates teadusliku katsekeskuse pressiteenistusele.

Selle kuu keskel külastasid instituudi esindajad FSUE SibNIA im. SA Chaplygin , kus nad uurisid Yak-40 baasis lendavat laboratooriumi, kus plaanitakse tulevikus katsetada paljutõotavat üksust. Lennutestid toimuvad eeldatavasti 2 aasta pärast. Lennuki ninasse on plaanis paigaldada uusim kõrgtemperatuuriline elektrimootor ülijuhtidele ja jahutussüsteem, mille on loonud ZAO Superox FPI tellimusel. Tuletame meelde, et see seade on ainulaadne kodumaine arendus, mis suudab hübriidpaigaldise komponentide võimsustiheduses ja efektiivsuses võrreldes traditsiooniliste elektriseadmetega anda käegakatsutava eelise.

Lennalabori "sabas" kolmest mootorist omakorda ühe asemele paigaldatakse USATU poolt välja töötatud turbovõlliga gaasiturbiin koos elektrigeneraatoriga. Juhtimissüsteemi seadmed ja akud paigutatakse Yak-40 salongi. Lennu ajal on kohal ka katseinsenerid. Eelseisvate katsete peamine eesmärk on luua hübriidelektrijaama demonstraator, mida saab tulevikus paigaldada paljulubavatele piirkondadevahelistele Venemaa lennukitele.