Robotické pavúky, spotené batérie a živý betón: 8 budúcich technológií, ktoré už existujú
Rôzne / / July 25, 2023
1. Nekroarachnoboti
Fragment videa: Rice University
Niekedy môžu byť nové technológie mimoriadne zaujímavé a zároveň také strašidelné, ako keby sa všetko dialo v horore.
Inžinieri z Rice University naučili premeňte mŕtvych pavúkov na chytajúcich robotov. Vedúci projektu Daniel Preston z George Brown School of Engineering zistil, že aj po smrti si pavúky zachovávajú štruktúru tela, ktorá je ideálna na zachytávanie rôznych predmetov.
Pavúky používajú hydrauliku na pohyb končatín. V ich cefalothoraxe (prosoma) je špeciálna komora, ktorá sa buď sťahuje alebo rozťahuje, čo vedie k transfúzii krvi (hemolymfa). Keď sa tlak zníži, nohy sú ohnuté, keď je zvýšený, sú neohnuté.
Vedcom sa podarilo prinútiť mŕtveho pavúka vlka, aby hýbal končatinami zapichnutím ihly do jeho prozómy. „Necrorobot“ úspešne chytil a premiestnil veci, vrátane dosiek plošných spojov a ich príbuzných.
Mŕtvy pavúk zdvihol asi 130 % svojej vlastnej hmotnosti a niekedy aj oveľa viac.
Zároveň tisíckrát za sebou úspešne ohýbal a predlžoval končatiny, kým sa nezlomili. Výskumníci
viazať je to dehydratácia kĺbov. A veria, že je možné prekonať obmedzenie, ak sú nohy pokryté odolnými polymérmi.Môžete sa opýtať: prečo učiť mŕtvych pavúkov chytiť predmety? No, vyhliadky na „nekrorobotov“ sú skvelé. Môžu robiť malé práce, ako je montáž elektroniky, zabíjanie škodcov alebo dokonca užitočné v medicíne. Vzhľadom na to, že samotné pavúky sú biologicky odbúrateľné, „nekrorobotika“ je zároveň šetrná k životnému prostrediu.
Možno sa v budúcnosti zmení na mŕtve telá robotov väčšie ako tie pavúkov. Samozrejme, toto všetko pripomína zápletku Frankensteina Mary Shelleyovej, ale nebojte sa. V skutočnosti to bude mŕtvym jedno.
2. pieskové batérie
Obnoviteľná energia je často kritizovaná za to, že elektrinu, ktorú vyrába, nemožno skladovať. Skladovanie uhlia či benzínu nie je náročné, na rozdiel od energie, ktorú generujú veterné mlyny a solárne panely. Samozrejme, existujú batérie, ale lítium je pre nich drahým zdrojom a navyše toxické.
Problém môže vyriešiť vývoj fínskych inžinierov z Polar Night Energy. nájdené spôsob, ako ukladať energiu doslova do piesku. Vzali oceľový kontajner s rozmermi 4 × 7 m a naplnili ho 100 tonami piesku, na jeho ohrev potom použili veternú a slnečnú energiu.
Výsledkom je tepelná alebo, ako sa tiež nazýva, termoelektrická batéria.
Princíp jeho fungovania založené na termoelektrický efekt, ku ktorému dochádza pri rozdiele teplôt v rôznych vrstvách pracovnej tekutiny batérie. Piesok alebo iná podobná chladiaca kvapalina sa zahreje na vysokú teplotu, potom sa teplo prenáša termoelektrické moduly obsahujúce polovodičové materiály, ktoré generujú el prúd.
Takéto batérie sú veľmi efektívnym spôsobom skladovania prebytočnej elektriny a ich výroba je mimoriadne lacná. To umožní plnohodnotnejšie využívať obnoviteľné zdroje energie a vyriešiť problém jej nerovnomernej výroby.
Ako vidíte, technológie, ktoré môžu zlepšiť budúcnosť ľudstva, nemusia byť zložité. Niektoré z nich sú celkom jednoduché, ale veľmi efektívne.
3. vesmírny katapult
Úryvok z videa: SpinLaunch
Zatiaľ čo sa Elon Musk snaží zo starých dobrých raketových motorov vyžmýkať ten najlepší výkon, ľudia zo SpinLaunch rozhodol ísť originálnejším spôsobom a vyhodiť náklad na obežnú dráhu pomocou vesmírneho katapultu. A už majú funkčný prototyp, ktorý bol otestovaný.
Namiesto spaľovania tradičných chemických palív vypúšťa SpinLaunch predmety do vesmíru pomocou kinetickej energie. To znamená, že to jednoducho trvá sa točí a hodí satelit do bieleho svetla ako pekný cent. Potom ešte musí použiť chemické motory na stabilizáciu obežnej dráhy. Ale možnosť dostať sa do vesmíru bez toho, aby ste museli postaviť obrovskú raketu, je stále pôsobivá.
SpinLaunch tvrdí, že ich systém 10-násobne znižuje náklady na palivo a infraštruktúru. V každom dvore dávate voľný priestor.
Je pravda, že na vypustenie satelitu sa musí rozptýliť centrifúga do rýchlosti 8 000 km/h a dochádza k preťaženiu 10 000 G. Prirodzene, takéto niečo katapultuje človeka na obežnú dráhu len v tekutom stave – na prvom vesmírnom to cestujúcich doslova šplechne. Ale s neživým nákladom si poradí s ranou.
4. Spotený superkondenzátor
Nebaví vás neustále nabíjať telefón, inteligentné hodinky, slúchadlá a ďalšie vychytávky? S týmto problémom sa raz a navždy rozhodli vysporiadať špecialisti z James Watt School of Engineering na University of Glasgow. Vyvinuli nový typ flexibilného superkondenzátora, v ktorom sa nahrádza elektrolyt z bežných batérií Potom.
Keď polyesterová celulózová tkanina absorbuje ľudské telesné tekutiny, kladné a záporné ióny potu interagovať s povrchom polyméru, ktorý ho pokrýva a spôsobujú elektrochemickú reakciu, ktorá generuje energiu. Inteligentný textilný superkondenzátor môže byť plne nabitý absorbovaním len 20 mikrolitrov kvapaliny. A je celkom schopný vydržať 4 000 cyklov nabíjania a vybíjania.
Predstavte si, že fitness náramok si už nemusíte dávať dole, aby ste ho nabili – nasaďte si ho a noste.
A ak je takýto polymér tkaný do mikiny, potom to bude možné jogging napájať aj váš smartfón. Ale takéto batérie majú dôležitejšie uplatnenie – dajú sa použiť v kardiostimulátoroch, senzoroch sledovanie vitálnych funkcií a iné nositeľné zdravotnícke pomôcky, ktoré vyžadujú nepretržité používanie výživa.
Ľudský pot ako pracovné telo batérie je perspektívny aj preto, že je šetrný k životnému prostrediu. Na rozdiel od toho istého toxického lítia si ho na seba môžete vyliať koľko len chcete.
5. "Živý" betón
Samoopravný betón v zásade nie je novou technológiou. Existujú materiály, ktoré môžu oprava mikroskopické trhliny, zabraňujúce ich rozširovaniu a zamedzujúce prenikaniu vlhkosti a vplyvom agresívneho prostredia. Zvyčajne sa do kompozície samoopravného betónu pridávajú mikrokapsuly s opravnými prostriedkami alebo vláknami, ktoré pri kontakte s vodou stvrdnú.
Vedci z Coloradskej univerzity v Boulderi sa však rozhodli ísť ďalej a vytvorené doslova „živé stavebné materiály“ (živé stavebné materiály, LBM). Je vyrobený z hydrogélu a piesku, ktoré boli doplnené o fotosyntetické sinice Synechococcus. Keď sa v štruktúre tohto materiálu objavia trhliny, sinice začnú proces biomineralizácie, doslova liečia škody.
Vedci sa domnievajú, že ich „betón s baktérie„umožní vytvárať štruktúry, ktoré dokážu nielen samé „zaceliť“ praskliny, ale aj pohlcovať nebezpečné toxíny zo vzduchu a na povel dokonca svietiť. Ako sa vám páči perspektíva usadiť sa v „živom“ dome?
6. odstraňovač uhlíka
V súčasnosti je životne dôležitá úloha znižovania CO2 v atmosfére planéty vystupujú naši zelení priatelia, stromy, pomocou technológie fotosyntézy overenej miliardami rokov. Nový vývoj môže uľahčiť ich neľahkú misiu tým, že absorbuje viac oxidu uhličitého a zaberie menšiu plochu.
Švajčiarska spoločnosť Climeworks spustený na Islande je Orca najväčším svetovým závodom na zachytávanie a ukladanie uhlíka, ktorý využíva technológiu nazývanú DAC (Direct Air Capture). Princíp je veľmi jednoduchý: rastlina nasáva vzduch okolo seba a potom ho filtruje. Presne ako doma klimatizácia, proste obrovské.
Stavba Orca začala v máji 2020 a bola dokončená za menej ako 15 mesiacov vďaka jednoduchému modulárnemu dizajnu. Zároveň je schopný ročne odstrániť z atmosféry 4000 ton CO.2.
Oxid uhličitý zachytený rastlinou sa zmieša s vodou a pošle hlboko do zeme. V priebehu niekoľkých rokov táto CO2 reaguje s prírodným čadičom a mení sa na pevné uhličitanové minerály. Okrem toho je možné zozbieraný oxid uhličitý spracovať a použiť na výrobu syntetického paliva.
7. 3D tlač kostí a orgánov
3D tlač je mimoriadne perspektívne odvetvie, ktoré môže ľudstvu poskytnúť čokoľvek od lacných domov až po vesmírne motory. Ale jednou z najzaujímavejších aplikácií tejto technológie je vytváranie kostí a vnútorných orgánov na 3D tlačiarňach.
Ossiform Company vytvára jednotlivé protézy rôznych kostí vyrobené z biokeramiky a fosforečnanu vápenatého - materiálov, ktorých vlastnosti sú podobné ako kostné tkanivo v ľudskom tele. Lekári vykonajú MRI, aby získali informácie o nahradenej kosti, ktoré sa potom prenesú do Ossiforma. Na základe týchto informácií spoločnosť vytvára 3D model implantátu, ktorý je špeciálne navrhnutý pre každého jednotlivého pacienta a presne napodobňuje anatomický tvar a štruktúru skutočných kostí. Chirurg skontroluje dizajn a akonáhle je implantát vytlačený 3D, môže byť použitý počas operácie.
Okrem implantácie do ľudského tela sú produkty Ossiform vhodné aj na školenie chirurgov.
Ďalším sľubným využitím 3D tlačiarní v medicíne je tlač ľudských orgánov. Technológia je založená na použití biologicky kompatibilných materiálov, ako sú biopolyméry a bunky odobraté od darcu, často od samotného pacienta.
Špeciálna tlačiareň vrstvy tieto materiály podľa prísneho poradia vytvárajú trojrozmernú štruktúru orgánu. Potom bunky vložené do materiálu rastú a absorbujú polymér, tvoria na ňom, ako na ráme, tkanivá, orgány a niekedy aj celé časti tela.
Napríklad takto jedného dňa vytlačené nos. Pripevnili ho na predlaktie pacienta, tam sa na pár mesiacov zakorenil a potom ho transplantovali na tvár.
A dokonca aj ľudskú sietnicu možno 3D vytlačiť pomocou kmeňových buniek. Táto technológia vyvinuté vedci z amerického Národného očného inštitútu v roku 2022.
8. Ekologický hubový pohreb
Preľudnenie planéty je vážny problém nielen preto, že miliardy ľudí potrebujú niečo nakŕmiť, ale aj preto, že ich všetkých treba stále niekde zahrabávať. Pozemky využívané na cintoríny nebudú čoskoro vhodné na iné využitie, pretože produkty mŕtvolného rozkladu neumožňujú pestovať na nich úžitkové rastliny.
Kremácia tiež neprichádza do úvahy, pretože na spaľovanie tiel sa vynakladá veľa energie. Okrem toho aj atmosféru vyhodený veľa oxidu uhličitého, a dokonca aj škodlivej ortuti - pri odparovaní zubných výplní.
Ale pôvodná technológia „zelených“ pohrebov, ktorá sa už používa v Spojených štátoch a Veľkej Británii, umožňuje zbaviť sa tiel bez poškodenia prírody. Zosnulý umiestnené do špeciálnej nádoby, kde prebieha riadený rozklad pod vplyvom špeciálne vybraných húb a mikroorganizmov. Plesne a huby rodu Agaricus sa živia organickým materiálom vrátane zvyškov. Rozkladajú bielkoviny, sacharidy a tuky a menia ich na humus a živiny.
Výsledkom tohto procesu je vznik hubového kompostu, ktorý je možné využiť na hnojivo. Kompostovanie nielenže znižuje škodlivé účinky produktov rozkladu na životné prostredie, ale prispieva aj k rýchlej obnove úrodnosti pôdy.
Prečítajte si tiež🧐
- 5 starovekých vynálezov, ktoré predbehli dobu
- 10 fantastických filmových vynálezov, ktoré sa stali skutočnosťou
- 8 jednoduchých vynálezov, ktoré zmenili svet na nepoznanie