НТИ июль 2011 Ч.2 Новые материалы, Транспорт

Часть 1 http://www.metodolog.ru/node/1060 

Часть 2

Раздел НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ в этот раз посвящен конструкционным и строительным материалам и покрытиям. «Создан сверхэластичный сплав, работающий в широком диапазоне температур», пишет 25 июля www.nanonewsnet.ru. «Материал, восстанавливающий свою форму после снятия нагрузки, может пригодиться при возведении сейсмостойких зданий, утверждают японские учёные. Основным недостатком железистых сплавов, обладающих эластичными свойствами, является сравнительно небольшой диапазон температур, в котором они работоспособны, — примерно от –20 до 80 ˚С. Причина очевидна: при экстремальных температурах уровень нагрузки на материал резко возрастает; особенно это проявляется при нагревании. Команда специалистов из Высшей инженерной школы Университета Тохоку под руководством Тосихиро Омори разработала поликристаллический сплав железа, марганца, алюминия и никеля, который возвращается в прежнюю форму при температурах от –196 до 240 ˚С. В этих пределах дополнительное давление, связанное с температурой, растёт на 0,53 МПа с каждым градусом. Как отмечает г-н Омори, одним из преимуществ сплава является его низкая стоимость, что в сочетании с высокой термоустойчивостью обеспечивает широкий спектр применения полученного материала. Его можно использовать при производстве крепежа и элементов управления в автомобилях, самолётах и даже космических аппаратах. Но главное — добавление сплава в несущие конструкции будет способствовать повышению сейсмостойкости, заявляют исследователи».

«Новое углеродное покрытие для плуга поможет тракторам сократить энергозатраты», сообщает 21 июля www.nanonewsnet.ru. «Углеродное покрытие, разработанное в Германии, уменьшает трение режущей части сельхозорудия о землю. В итоге расходы энергии на обработку одного и того же участка могут сократиться на 30%. Ежегодно германские фермеры сжигают во время «битвы за урожай» около миллиарда литров топлива. И половина его расходуется не на сами работы, а на преодоление сопротивления почвы при контакте её с плугом или бороной. Специалисты Фраунгоферовского института механики материалов (Fraunhofer IWM) взялись помочь селянам, привнеся современные технологии в древнюю профессию пахаря. Участники проекта RemBob создали оболочку для орудий на основе алмазоподобного углерода (DLC). Благодаря ей тракторы, тянущие плуги, бороны и культиваторы, могут «уменьшиться» в размерах либо работать не на полную мощность. Почва же станет менее плотной, что благоприятно скажется на урожаях. Ещё одним преимуществом технологии является повышение износостойкости фермерского оборудования. Зубцы бороны за сезон теряют около половины своего веса, и ни высококачественные стальные сплавы, ни традиционные способы защиты металла почти не помогают, говорит один из инженеров, участвующих в проекте, Мартин Хёрнер. DLC-покрытие хорошо выдерживает давление земли. Единственной проблемой является быстрая деформация стальной основы и растрескивание орудий, даже несмотря на сверхпрочную оболочку. Посему исследователи подумывают о том, чтобы поменять сталь на победит или усиленный стекловолокном пластик…»

«Ученые Липецка совершили инновационный прорыв в сфере энергосбережения», утверждает 12 июля www.nanonewsnet.ru. «Рассказывает пресс-секретарь Научно-исследовательского центра «Завод инновационного промышленного оборудования» Александр Колыхаев: В последние годы нашими учеными велись глубокие научные разработки по созданию уникального теплоизоляционного покрытия «ТЕРМОЛИП», которое будет заменять не только традиционную теплоизоляцию, такую как минеральная вата и пенополистирол, но и уже имеющиеся тонкие жидкие теплоизоляции, не способные конкурировать со своими теплофизическими характеристиками и свойствами…Теплоизолятор создан и модернизирован на основе материала, применяемого для термозащиты космических шаттлов от воздействия высокого перепада температур, возникающего при прохождении сквозь верхние слои атмосферы. Высокий пилотаж научно-исследовательской деятельности города Липецка дал свои результаты. Появился уникальный теплоизолирующий материал «ТЕРМОЛИП», 1 мм которого заменяет по своим теплофизическим свойствам: 810 мм строительного кирпича, 200 мм древесины, 60 мм минеральной ваты, 40 мм пенопласта. Энергоаудит материала показал сверхъестественный результат. Рабочий диапазон температур использования сверхтонкой жидкой высокотемпературной теплоизоляции «ТЕРМОЛИП» от –800С до +16500С. В настоящее время ведутся разработки материалов с рабочим диапазоном температур от –2730С до +70000С, ведутся испытания на крупнейших предприятиях химической и металлургической промышленности. Ключ уникальной теплоизоляционной способности «ТЕРМОЛИП» в микровакуумировании покрытия. Высокая отражательная способность материала «ТЕРМОЛИП» достигается за счет вакуумированных микрозеркал. Основной сферой применения высокотемпературной теплоизоляции «ТЕРМОЛИП» является теплоизоляция трубопроводов систем отопления, утепление кровли, фасада, паропроводов, оборудования, теплообменников, нагревательных котлов, емкостей для хранения жидкостей, запорной арматуры, сооружений, утепление жилых помещений с внутренней и наружной стороны, покрытие бойлерных, подвальных помещений, насосных станций (для предотвращения конденсата)…«Завод инновационного промышленного оборудования» в тяжелые кризисные времена сумел не только «выжить» на конкурентном профессиональном рынке, но также разработать и создать уникальный теплоизоляционный продукт «ТЕРМОЛИП» – инновационный прорыв в сфере энергосбережения и теплоизоляции, не только в России, но и во всем мире. Получены патенты...»

«Электростекло мгновенно меняет цвет и прозрачность», информирует 15 июля www.nanonewsnet.ru«Ученые из Университета Коннектикута создали метод изготовления стекла, которое меняет цвет и прозрачность под воздействием тока. Новая технология может найти широчайшее применение: от модных солнцезащитных очков и автостекол до экранов защищающих от различных видов лазерного излучения. Интерес к новинке проявляют американские военные, которые хотят получить недорогие устройства, позволяющие сохранить остроту зрения в быстро меняющихся условиях боя. Новый метод создания меняющих цвет линз, описанный в Journal of Materials Chemistry, является менее дорогостоящим, чем любые другие способы изготовления фотохромных стекол и пленок. Обычные фотохромные пленки или особые пластины полимеров, могут менять цвет при облучении светом различной интенсивности. В отличие от них, новая электрохромная технология позволяет управлять прозрачностью и цветом стекла с помощью электрического тока, что делает ее чрезвычайно гибкой и универсальной. «Это как стеклопакет с зазором между стеклами, – объясняет автор изобретения профессор химии Грег Сотзинг. – Мы заполняем зазор твердеющей смесью полимеров, и это дешевый практически безотходный способ производства электрохромных стекол – его можно применять даже для солнцезащитных очков, у которых цена и срок службы невелики». Преимущество нового материала заключается в очень быстрой смене цвета, так как электричество проходит через него практически мгновенно. Это достоинство может быть очень полезным для военных, например, когда солдат выходит из темного коридора или пещеры на залитую солнечным светом поверхность пустыни, линзы защитных очков мгновенно затемняются, и солдат избегает секундного ослепления, которое может стоить ему жизни. Аналогичные очки могут облегчить пилотирование летательных аппаратов, вождение наземных транспортных средств и любой другой вид деятельности, при котором резкое изменение освещенности может представлять опасность. В настоящее время Грег Сотзинг ведет переговоры с производителями солнцезащитных очков и надеется на широкое распространение своего полезного изобретения».

 «Магнитная губка на основе наночастиц может быть отжата магнитным полем», пишет 22 июля www.nanonewsnet.ru. «Исследователи из Японии и Сингапура разработали губку, которая моет выдавливать из себя свое содержимое в результате воздействия магнитного поля. Губка, которая является системой наномагнитов, может использоваться в качестве капсулы, доставляющей лекарственные препараты в определенные органы человеческого тела. Магнитные губки впервые были получены в конце 90-х годов ХХ века. Они состоят из наночастиц, связанных между собой молекулами, играющими роль молекулярных пружин. Когда такие губки абсорбируют воду, они расширяются в объеме, при этом изменяются их магнитные свойства – таким образом, магнитные губки могут применяться в качестве элементов сенсоров для определения присутствия воды. Тосиаки Еноки (Toshiaki Enoki) из Технологического Института Токио получили новый тип более активной молекулярной губки. В состоянии покоя такая губка находится в состоянии максимального расширения, однако при приложении магнитного поля она сжимается в направлении ориентации магнитного поля. Исследователи полагают, что такая магнитная губка может быть заполнена лекарственным препаратом и, при достижении определенного места в организме, может «выдавить» из себя свое содержимое под действием магнитного поля – абсорбция и десорбция может контролироваться магнитами. Новая губка состоит из сгруппированных по три наноразмерных магнита из кобальтово-палладиевого сплава, связанных между собой длинными алкильными цепями, в отличие от разработанных ранее магнитных губок наночастицы в новой губке характеризуются чрезвычайно значительным значением магнитного момента. В отсутствие магнитного поля частицы располагаются в статистически-случайном расположении, экспериментально было показано, что вандерваальсовские силы межмолекулярные взаимодействия способствует втягиванию азота в губку. Однако, действие магнитного поля напряженностью 7 Тесла приводит к тому, что наночастицы притягиваются друг к другу, материал сжимается, и азот выталкивается наружу. Эксперименты проводили при температуре около 2K…»

«Новая термоодежда не даст замёрзнуть при -60 и вспотеть при +50», пишет 25 июля www.nanonewsnet.ru. «Высокотехнологичная одежда от выпускника Массачусетского технологического института Кранти Вистакулы способна выдерживать перепады температуры от –60 до +50 градусов Цельсия. Добиться подобных термосвойств изобретателю удалось использовав эффект Пельтье. Первой одеждой, на которой г-н Кранти «обкатывал» новую технологию ClimaWare стала термокуртка. Изначально, вес апгрейденного элемента гардероба составил целых 4 кг. Проблема заключалась в том, что автор использовал мини-винтиляторы, электропроводку, теплопроводные трубки и т.п. тяжеловесные устройства. В дальнейшем, чтобы избавиться от лишних килограммов, индийский разработчик решил использовать многослойность и эффект Пельтье. Как известно, в месте контакта двух разнородных проводников в зависимости от направления тока наблюдается либо выделение тепла, либо поглощение. В качестве контактов Кранти Вистакул использовал максимально тонкие, практически невесомые провода. Чтобы выводить излишки тепла, он встроил в пластиковые кармашки внутри куртки миниатюрные вентиляторы, в которых отсутствуют вращающиеся элементы. В результате куртка теперь весит полкилограмма и в зависимости от внешних погодных условий сможет поддерживать внутри температуру от 20 до 40С. В ассортименте стартапа Dhama Innovations, который возглавляет изобретатель из Индии, уже появились обувь, шарфы, шапки и лечебные налокотники и наколенники».

 

Раздел ТРАНСПОРТ посвящен разным видам транспорта – от автомобильного до космического. «Альтернатива батареям: автопром тестирует гибриды с маховиками» - пишет 14 июля //rnd.cnews.ru. «спользования в гибридных электрических автомобилях маховиков вместо батарей. Потенциально маховики могут снизить потребление топлива на 20% и будут стоить в три раза меньше, чем литий-ионные аккумуляторы. В гибридном автомобиле с маховиком, энергия от движения на высокой скорости используется для раскрутки высокооборотистого диска (маховика). Маховик продолжает вращаться, даже если автомобиль замедляется и может через коробку передач отдавать накопленную энергию обратно на колеса. Эта идея не нова, однако до сих пор ее было трудно воплотить в жизнь из-за высоких потерь энергии маховика на трение. Так, в 1982 году инженеры компании GM установили маховик на одном из своих автомобилей, но обнаружили, что он улучшает эффективность использования топлива менее, чем наполовину от расчетных показателей. Тем не менее, современные технологические достижения позволяют вновь вернуться к идее гибридного автомобиля с маховиком. Инженеры, проектирующие болиды Формулы 1, пытаются преодолеть проблемы использования маховика применением композиционных материалов для экономии веса и вакуумной камеры для уменьшения трения. При переводе этой системы на легковые автомобили автопроизводители столкнулись с очевидными серьезными проблемами сохранения вакуума на протяжении длительного срока: уплотнения ненадежны, а введение клапанов и насосов усложнит конструкцию и повысит цену авто, «съедая» экономию на топливе. Специалисты британской инжиниринговой фирмы Ricardo предлагают другой подход, при котором механическая связь между маховиком и коробкой передач разорвана, а энергия от маховика передается через магниты. Изменяя соотношение силы магнитов в маховике с магнитами расположенными вокруг него, можно заставить маховик вращаться в шесть раз быстрее, чем магнитное кольцо привода вокруг него.

По сравнению с батареей такой маховик будет гораздо компактнее и сможет накапливать не 10-25, а до 60 кВт мощности. Единственный серьезный недостаток маховика заключается в том, что он не может, в отличие от аккумулятора, снабжать автомобиль энергией достаточно долго, т.е. маховик идеально подходит для «рваной» городской езды с энергичными разгонами на светофорах, быстрой ездой и торможением перед очередным препятствием. В длительных пробках, во время выезда из дворов и т.п. предпочтительнее все же будет гибрид с аккумулятором, который позволяет ехать в самых неэкономичных для бензомотора режимах исключительно на электротяге.  Volvo начнет дорожное тестирование автомобиля с маховиком осенью 2011 года, хотя инженеры компании пока не решили, будут ли они использовать вакуумный маховик или магнитный - все же многие проблемы гибридов с маховиками остаются нерешенными. В частности автопроизводителям нужно обеспечить прочность, надежность и безопасность высокооборотистных маховиков, к тому же они должны быть недорогими, чтобы конкурировать, например, с суперконденсаторами, которые становятся все более мощными и дешевыми. Надо отметить, что интерес автопроизводителей к замене аккумуляторов не в последнюю очередь обусловлен желанием сохранить за собой полный цикл производства и обслуживания автомобиля и в перспективе не превратиться в изготовителя дешевых кузовов для поставщиков аккумуляторов и электродвигателей».

«Складной рулевой: Экономия пространства»- называется заметка, размещенная  7 июля на www.popmech.ru. «По мере роста цен на топливо во многих странах все большим спросом пользуются компактные, экономные микролитражки. Создатели автомобилей все активнее ищут средства увеличения их внутреннего пространства – без увеличения общих размеров кузова. Одна из возможностей – избавиться от рулевого колеса. Разумеется, совсем без руля в автомобиле не обойдешься, однако инженеры из американской компании TRW предлагают промежуточный вариант. Они ведут разработку системы рулевого колеса, которое компактно складывается и полностью утапливается в приборной панели после того, как автомобиль становится на парковку. По словам авторов, это намного облегчит покидание салона пожилым, малоподвижным или просто чересчур полным людям. Внешне колесо на представленных разработчиками изображениях напоминает руль болидов Формулы 1 – хотя, конечно, от него и не требуется быть столь сложной системой. Оно представляет собой не привычную нам «баранку», а пару удобных рукоятей, которые автоматически складываются в панель управления, как только необходимость в их использовании отпадет. И наоборот, после зажигания двигателя само возвращается в рабочее положение, которое может быть заранее настроено под анатомические особенности и привычки водителя. Авторы идеи обещают уже в ближайшее время довести ее до ума, и лет через пять мы можем увидеть такие рулевые колеса не на картинках, а в жизни».

«Передовое железнодорожное колесо получит господдержку»,утверждает 11 июля www.membrana.ru. «Проект необычной колёсной пары для вагонов и локомотивов, ставший на днях триумфатором выставки высокотехнологичной техники и вооружений, сможет выйти на новый этап развития при поддержке «Ростехнологий». Госкорпорация объявила, что поможет в продвижении инновационных изобретений и продуктов, получивших дипломы на Международной выставке "ВТТВ-Омск-2011"... Лучшей инновационной идеей на омском смотре признана технология «гибкого колеса» для рельсового транспорта, развиваемая омской компанией "Гибкие транспортные системы" и её главой, учёным и изобретателем Валерием Шилером(старший научный сотрудник Омского государственного университета путей сообщения - ОмГУПС).

Основная идея заключается в следующем. В отличие от обычного железнодорожного колеса новое разделено на две основные части, способные вращаться независимо друг от друга. Первая — это упорный диск (номер 2 на рисунке внизу), не позволяющий колёсной паре сойти с рельсов, а вторая — собственно колесо, несущее нагрузку, а в том случае, если оно используется в локомотиве, ещё и передающее на путь силу тяги от электромотора (18).

Это колесо само по себе тоже сделано составным. Непосредственно по рельсам катится стальной бандаж (4), отделённый от ступицы (5) прослойкой (6) из резины или иного упругого материала. Результат — не только очевидное снижение шума и вибрации, повышение комфортности поездки. По оценке омских учёных, колесо нового типа должно существенно снизить расход энергии на движение состава, особенно на криволинейных участках пути. Также благодаря новации удастся снизить проскальзывания и пробуксовку ведущих колёс и улучшить реализацию тяги, серьёзно повысить среднюю эксплуатационную скорость. Кроме того, снижение ударных воздействий при прохождении стыков и дефектов рельсов должно благотворно сказаться на долговечности пути и экипажа. Все эти теоретические «авансы», о которых Шилер говорил ещё в 2009 году, только предстоит проверить в деле…»

«Власти США дали добро первому летающему автомобилю», пишет 8 июля www.membrana.ru. «Строго говоря, перед нами вовсе не первый в истории аппарат, расчитанный на две стихии – воздушные трассы и шоссе. Но, пожалуй, это первый за десятилетия проект, прошедший все круги официальных согласований и готовый выйти на рынок. Летательный аппарат Transition получил одобрение от американской Национального управления безопасности дорожного движения (NHTSA). Теперь путь на рынок детища массачусетской компании Terrafugia юридически свободен. Двухместный аппарат Transition представляет собой помесь автомобиля и самолёта со складывающимися крыльями. Он обладает всем необходимым и обязательным оборудованием (авионикой, светотехникой и так далее) как для полётов, так и для передвижения по дорогам. В прошлом году Transition получил зелёный свет от Федерального управления авиации США (FAA). Хотя для машины пришлось сделать исключение — её взлётный вес (650 килограммов) на 50 кг превышает лимит для лёгких спортивных самолётов, в класс которых новичок и был определён. Но эти лишние килограммы пошли на усиление конструкции в соответствии с автомобильными правилами безопасности. В конфигурации самолёта Terrafugia Transition обладает размахом крыльев 8 метров, но в сложенном виде они занимают только 2,3 метра по ширине. Теперь компании Terrafugia, напротив, пришлось доказывать автомобильным чиновникам, что элементы, отличающие Transition от обычного авто (окна, закрытые оргстеклом, шины, приспособленные для посадок на полосы аэродрома), не помешают ему «быть примерным автомобилем» в плане управляемости, обзорности, безопасности при аварии и т.п. По заверению фирмы-разработчика, Transition стал первым комбинированным летающим и ездящим транспортным средством, получившим такое особое внимание министерства транспорта со времени, когда появились федеральные стандарты безопасности механических транспортных средств (в 1970-х). Terrafugia продолжает собирать заказы на свой шедевр. Начало поставок первых серийных экземпляров клиентам намечено на 2012 год. Цена «связующего звена» (так можно перевести имя крылатой машины-трансформера) составляет $250 тысяч».

«На основе ядерного синтеза разработан совершенно новый принцип космических двигателей для дальних полетов», информирует 4 июля  www.nanonewsnet.ru. «…Ключевым моментом новой технологии, согласно заявлению изобретателя, является ядерный синтез. Ядерный синтез? Звучит весьма неправдоподобно, но изобретатель представил убедительные доказательства работоспособности своего детища на Симпозиуме IEEE по разработкам в области ядерного синтеза (IEEE Symposium on Fusion Engineering), состоявшемся в Чикаго. Ядерный синтез в традиционном его понимании, использует в качестве топлива дейтерий и тритий, но в новом космическом двигателе топливом будет являться бор. Использование бора в качестве топлива имеет несколько ключевых преимуществ перед обычным термоядерным синтезом. Реакцией синтеза, в которой нейтроны составляют менее 1 процента переносящих энергию частиц, управлять гораздо легче. «Использование нейтронов является проблематичным из-за трудностей, связанных с управлением реакцией термоядерного синтеза» – утверждает Джон Дж. Чепмен (John J. Chapman), изобретатель двигателя, инженер и физик из Исследовательского центра Лэнгли НАСА в Вирджинии. – «Используя нейтроны, вы нуждаетесь с абсорбирующей стене, которая преобразует кинетическую энергию частиц в тепловую энергию. В действительности, двигатели на основе обычного термоядерного синтеза являются необычными тепловыми двигателями со всеми вытекающими отсюда потерями и ограничениями». В схеме реактора ядерного синтеза Чепмена инициатором реакции является мощный лазер, который, благодаря развитию технологий, уже доступен для применения в такой области. Луч лазера, с энергией 2х1018 Ватт на квадратный сантиметр, частотой импульсов 75 МГц и длиной волны от 1 до 10 микрометров, бьет в двухслойную мишень, диаметром 20 сантиметров. Первый слой – слой металлической токопроводящей фольги, толщиной от 5 до 10 микрометров. Этот слой отвечает за генерацию электрического поля, напряженностью теравольт на метр, создаваемого за счет энергии луча лазера, «действующего как своеобразный ускоритель протонов» – говорит Чепмен. Сильное электрическое поле заставляет отделиться от фольги «ливень» из высокоэнергетических электронов, обуславливая появление на фольге положительного электрического заряда огромного значения. В результате, между протонами возникают огромные отталкивающие силы, которые заставляют металлический материал буквально взрываться, выбрасывая облако протонов в направлении второго слоя из пленки бора. Вот где и начинается сложный «ядерный» танец. Протоны, которые несут энергию около 163 килоэлектронвольт, взаимодействуют с ядром бора, создавая ядро углерода. Это ядро углерода немедленно распадается, испуская альфа-частицу и превращаясь в ядро бериллия. Ядро бериллия так же распадается, испуская две альфа-частицы. Таким образом, каждое ядро бора, вступившее в реакцию, испускает три альфа-частицы, имеющие кинетическую энергию 2.9 МэВ каждая. Электромагнитные силы толкают двигатель и альфа-частицы в противоположных направлениях. Альфа-частицы покидают пределы двигателя через сопло, обеспечивая тягу. Каждый лазерный импульс может произвести около 100 тысяч альфа-частиц, делая такой метод чрезвычайно эффективным, в 40 раз превышая эффективность самых совершенных современных ионных двигательных установок. С помощью бора можно получить 300 мегаватт энергии на один моль (11 грамм) вещества. Если вместо бора использовать в качестве топлива гелий-3, то можно добиться показателя 493 МВт на моль вещества. Но запасы гелия-3 на Земле весьма ограничены, а бор – это широко распространенный материал».

 

Окончание следует

Алфавитный указатель: 

Рубрики: 

Комментарии

Re: НТИ июль 2011 Ч.2 Новые материалы, Транспорт

Последний материал очень подозрительный. Цифры пляшут. Мишень из бора, диаметром в 20 сантиметров, дающая 100 тысяч альфа частиц - это очень странно!
Вопросы по такому двигателю просто бесконечные. Если пару килограмм мишени надо менять с частотой 75 Мгц, то готовьте 150 тысяч тонн бора в секунду. С такой массой топлива никакого специального двигателя не надо. Репортер списал все цифры подряд, какие знал.
Да еще и сравнение с ионными двигательными установками ни в какие ворота не лезет - в сорок раз оно больше. По тяге, по удельному импульсу, по кпд? Непонятно. То есть все понятно с этой новостью.
А Сергею Назарову рекомендую не портить прекрасную рубрику кривыми заметками.

Subscribe to Comments for "НТИ июль 2011 Ч.2 Новые материалы, Транспорт"