TOP-9 tulevaisuuden energiaa säästävää läpimurtoa

2024 Kirjoittaja: Seth Attwood | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-16 16:04

Tuoreet uutiset tieteestä ja tekniikasta. Julkaisemme tutkijoiden uusimmat löydöt, tekniset arvostelut, viimeisimmät uutiset Internetistä ja huipputekniikasta.

Uusi aurinkokenno rikkoi tehokkuusennätyksen

Perovskite-aurinkokennojen pinoaminen piiaurinkokennojen päälle on yksi tapa lisätä käytetyn auringonvalon määrää.

Aurinkosähkökennojen käyttö uusiutuvana energialähteenä on lisääntymässä tekniikan tehostuessa ja halvemmaksi.

Perovskite-aurinkokennojen pinoaminen piikennojen päälle on yksi tapa lisätä käytetyn auringonvalon määrää, ja nyt Australian National Universityn tutkijat ovat rikkoneet näiden tandem-aurinkokennojen tehoennätyksen.

Tutkijat sanovat, että heidän uudet perovskiittiin ja piihin perustuvat aurinkokennot ovat saavuttaneet 27,7 prosentin tehokkuuden muuntaessaan auringonvaloa energiaksi. Tämä on yli kaksinkertainen verrattuna siihen, mitä teknologia olisi voinut tuottaa vain viisi vuotta sitten (13,7 prosenttia), ja tämä on kunnollinen edistysaskel kahden vuoden takaisista raporteista - 25,2 prosenttia.

Mielenkiintoista on, että tekniikka ylittää jo useimmat kaupallisesti saatavilla olevat aurinkopaneelit, joiden hyötysuhde on noin 20 prosenttia. Ne perustuvat yksinomaan piihin ja niiden odotetaan saavuttavan enimmäisrajansa lähivuosina.

Sekä pii että perovskiitti ovat hyviä muuntamaan auringonvaloa energiaksi, mutta yhdessä ne toimivat vielä paremmin. Tämä johtuu siitä, että nämä kaksi materiaalia absorboivat valoa eri aallonpituuksilla - pii kerää pääasiassa punaista ja infrapunavaloa, kun taas perovskiitti on erikoistunut vihreään ja siniseen.

Saadakseen tästä parhaan hyödyn tutkijat pinoavat läpikuultavia perovskiittisoluja piisolujen päälle. Perovskiitti poimii tarvitsemansa, kun taas muut aallonpituudet suodatetaan piiksi.

Tutkijat työskentelevät nyt parantaakseen tehokkuutta entisestään tekniikan kaupallistamisen lähestyessä. Tutkijoiden mukaan hyötysuhteen on oltava noin 30 prosenttia ennen kuin se on kannattavaa massatuotantoon, ja tämän odotetaan tapahtuvan vuoteen 2023 mennessä.

Uusi 3D-kuvausjärjestelmä voi kaapata yksittäisiä fotoneja

Uusi tekniikka on ensimmäinen todellinen esittely yhden fotonin kohinan vähentämisestä

Stevens Institute of Technologyn tutkijat ovat luoneet 3D-kuvausjärjestelmän, joka käyttää valon kvanttiominaisuuksia luodakseen kuvia, jotka ovat 40 000 kertaa nykytekniikkaa terävämpiä. Löytö tasoittaa tietä LIDAR-järjestelmän tehokkaalle käytölle itseajavissa autoissa ja satelliittikartoitusjärjestelmissä, viestinnässä avaruudessa jne.

Työ käsittelee pitkään jatkunutta LIDAR-ongelmaa, joka laukaisee lasereita kaukaisiin kohteisiin ja havaitsee sitten heijastuneen valon. Vaikka näissä järjestelmissä käytetyt valonilmaisimet ovat riittävän herkkiä luomaan yksityiskohtaisia kuvia muutamasta fotonista - pienistä valohiukkasista, on vaikea erottaa heijastuneita laservalon fragmentteja kirkkaammasta taustavalosta, kuten auringonvalosta.

"Mitä herkempiä antureistamme tulee, sitä herkempiä niistä tulee taustamelulle", tutkijat sanovat. "Tämä on ongelma, jota yritämme tällä hetkellä ratkaista." Uusi tekniikka on ensimmäinen todellinen esittely yhden fotonin kohinan vaimentamisesta käyttämällä tekniikkaa nimeltä Quantum Parametric Sorting Mode tai QPMS, jota ehdotettiin ensimmäisen kerran vuonna 2017.

Toisin kuin useimmat kohinansuodatustyökalut, jotka luottavat ohjelmiston jälkikäsittelyyn kohinaisten kuvien puhdistamiseen, QPMS vahvistaa kvanttivalon allekirjoitukset käyttämällä eksoottista epälineaarista optiikkaa luodakseen eksponentiaalisesti puhtaampia kuvia anturitasolla.

Tietyn tietoa kuljettavan fotonin löytäminen taustamelun keskellä on kuin yrittäisi siepata yksi lumihiutale lumimyrskystä - mutta juuri niin tutkijat onnistuivatkin. He kuvaavat menetelmän painaa tietyt kvanttiominaisuudet lähtevään laservalon pulssiin ja suodattaa sitten tuleva valo siten, että anturi havaitsee vain fotoneja, joilla on vastaavat kvanttiominaisuudet.

Tulos: kuvantamisjärjestelmä, joka on uskomattoman herkkä kohteestaan palaaville fotoneille, mutta joka jättää huomioimatta käytännössä kaikki ei-toivotut kohinaiset fotonit. Tämä lähestymistapa tuottaa teräviä 3D-kuvia, vaikka jokainen signaalia kuljettava fotoni hukkuu moniin kohinaisempiin fotoniin.

"Tyhjentämällä alkuperäisen fotonitunnistuksen me ylitämme tarkan 3D-kuvauksen rajoja "meluisissa" ympäristöissä", sanoi Patrick Rain, tutkimuksen johtava kirjoittaja. "Olemme osoittaneet, että voimme vähentää melun määrää noin 40 000 kertaa edistyneimmällä kuvantamistekniikalla."

Käytännössä QPMS kohinanvaimennus voi mahdollistaa LIDARin käytön tarkkojen ja yksityiskohtaisten 3D-kuvien luomiseen jopa 30 kilometrin etäisyydeltä. QPMS:ää voidaan käyttää myös syvän avaruusviestintään, jossa auringon ankara häikäisy yleensä peittää kaukana olevat laserpulssit. Ehkä jännittävintä on, että tämä tekniikka voi myös antaa tutkijoille selkeämmän kuvan ihmiskehon herkimmistä osista.

Tarjoamalla lähes äänettömän yhden fotonin kuvantamisen järjestelmä auttaa tutkijoita luomaan selkeitä, erittäin yksityiskohtaisia kuvia ihmisen verkkokalvosta käyttämällä lähes näkymättömiä, heikkoja lasersäteitä, jotka eivät vahingoita silmän herkkiä kudoksia.

Nanosatelliitti "Swan" lähetetään avaruuteen aurinkopurjeella

Venäläisestä nanosatelliitista "Lebed" voi tulla ensimmäinen avaruusalus, joka lähtee Maan kiertoradalta aurinkopurjeella. Satelliitin lentomalli voidaan esittää kolmen vuoden kuluttua, jonka jälkeen seuraa koelento.

Tekniikkaa on tarkoitus käyttää tutkimustehtävissä, jotka tulevat halvemmiksi raskaiden propulsiomoottorien käytöstä luopumisen vuoksi - tämä vähentää kotimaisen luotain kokonaispainoa. Suurin ero Lebedin ja ulkomaisten mallien välillä on kaksilapaisen purjeen ainutlaatuinen roottorirakenne, jonka ansiosta sen pinta-ala on mahdollista kymmenkertaistaa. Kuten Moskovan valtion teknillisen yliopiston vanhempi lehtori nimesi. Joutsenelle asennetaan yliopiston patentoima kaksiteräinen pyörivä Bauman Alexander Popov, joka ei vaadi runkoa. "Tämän ansiosta odotamme sen pinta-alan kymmenkertaistavan samalla rakenteen painolla", tutkija huomautti.

Popovin mukaan uusi laite toimitetaan kantoraketilla 1000 km:n kiertoradalle. Sen jälkeen se aloittaa kontrolloidun pyörimisen, jonka käynnistää sähkölämpömoottorit - vastussuuttimet (ne saavat tarvittavan energian aurinkopaneeleista). Samanaikaisesti keskipakovoiman vuoksi satelliitin molemmilla puolilla olevista erikoissylintereistä laukaistaan kaksi yksipuolisella heijastavalla pinnoitteella varustettua purjetta. Niiden kokonaispituus tulee olemaan noin 320 metriä.

Tiedemiehet ovat patentoineet Maan virransyöttöjärjestelmän avaruudesta

Venäjän tiedeakatemian Moskovan radiotekniikan instituutti sai patentin järjestelmälle, joka siirtää energiaa kiertävästä aurinkovoimalasta Maahan, liittovaltion henkisen omaisuuden palvelun verkkosivuilla olevien tietojen mukaan.

Asiakirjan mukaan tutkijat ehdottavat avaruusaurinkovoimalan sijoittamista 300-1000 kilometrin korkeuteen, ja lentäessään maan vastaanottopisteen yli, välittävät voimalaitoksen akkuihin kertyneen energian mikroaaltojen avulla.

Samaan aikaan samanlainen amerikkalainen patentti vuodelta 1971 mainitaan venäläisessä patentissa, jossa ensimmäisen kerran esitettiin ajatus aurinkovoimalan perustamisesta. Sitten ehdotettiin voimalaitoksen sijoittamista geostationaariselle kiertoradalle, jonka korkeus on 36 tuhatta kilometriä, jolloin se voisi olla koko ajan käytännössä saman maanpinnan osan yläpuolella ja siten varmistaa jatkuvan energian siirron Maahan. Tässä tapauksessa vastaanottoaseman on kuitenkin sijaittava päiväntasaajalla. Venäjän ehdotus mahdollistaa energian siirtämisen muille maapallon alueille.

Vuonna 2018 Shvabe-holdingin ensimmäinen varapääjohtaja Sergei Popov sanoi RIA Novostin haastattelussa, että venäläiset tutkijat kehittävät toistinpeilillä varustettua orbitaalista laseria, joka pystyy välittämään aurinkoenergiaa niihin osiin. Maa, jossa on mahdotonta tai erittäin vaikeaa rakentaa voimalaitoksia, mukaan lukien useita arktisia alueita.

Tunnistusjärjestelmän avulla droonit voivat lentää 10 kertaa nopeammin eivätkä törmää

Zürichin yliopiston (Sveitsi) insinöörit ovat esitelleet pohjimmiltaan uuden törmäyksenestojärjestelmän droneille – mikään ei ole vielä nopeampaa ja tarkempaa maailmassa. He lähtivät siitä tosiasiasta, että 20-40 millisekunnin reaktionopeudet, kuten monissa kaupallisissa miehittämättömissä järjestelmissä, eivät riitä järjestämään nopeiden lentävien droonien turvallista liikkumista. Sveitsiläiset käyttivät pomppimispeliä demonstroidakseen aivolapsensa kykyjä, ja he opettivat droneja mestarillisesti väistämään niitä kohti lentäviä palloja.

Droonien reaktioajan esteisiin liittyvällä ongelmalla on kaksi juurta. Ensinnäkin lentävien ajoneuvojen suuri liikenopeus verrattuna maalla oleviin ajoneuvoihin. Toiseksi heikko laskentateho, jonka vuoksi sisäisillä järjestelmillä ei ole aikaa analysoida tilannetta ja tunnistaa häiriöitä. Ratkaisuna insinöörit korvasivat anturit "tapahtumakameroilla", mikä nosti reaktionopeuden 3,5 millisekuntiin.

Tapahtumakamera reagoi vain kehyksen yksittäisten pikselien kirkkauden muutoksiin ja jättää muut huomiotta, joten sen tarvitsee käsitellä hyvin vähän tietoa havaitakseen liikkuvan kohteen staattista tai istuvaa taustaa vasten. Tästä johtuu korkea reaktionopeus, mutta käytännön kokeilujen aikana kävi ilmi, että nykyiset droonit tai itse kamerat eivät sovellu tähän tarkoitukseen. Sveitsiläisten insinöörien ansio on se, että he tekivät uudelleen sekä kamerat että nelikopterien alustan, ja lisäksi he kehittivät tarvittavat algoritmit, itse asiassa luoden uuden järjestelmän.

Pomppuria pelatessa tällaisella järjestelmällä varustettu drone onnistuu 90 %:ssa tapauksista välttämään pallon, joka heitetään siihen nopeudella 10 m/s, vain 3 metrin etäisyydeltä. Ja tämä tapahtuu vain yksi kamera, jos häiriön koko tiedetään etukäteen - kahden kameran läsnäolo antaa hänelle mahdollisuuden laskea tarkasti kaikki häiriön parametrit ja tehdä oikean päätöksen. Nyt insinöörit testaavat järjestelmää liikkeessä, kun lennät vaikeilla reiteillä. Heidän laskelmiensa mukaan UAV:t pystyvät lentämään kymmenen kertaa nykyistä nopeammin ilman törmäysvaaraa.

Singaporen tiedemiehet ovat oppineet valmistamaan vanhoista renkaista erinomaista aerogeeliä

Singaporen kansallisen yliopiston tutkijat olivat erittäin turhautuneita siitä, että vain 40 % käytetyistä renkaista menee kierrätykseen, joten he päättivät löytää vaihtoehtoisen ratkaisun tähän ongelmaan. Ei ollut selkeää suunnitelmaa, vain ajatus - eristää kumi rengasmateriaalista ja antaa sille uusi muoto. Muuta se esimerkiksi huokoiseksi aerogeelipohjaksi - solurakenteeksi, jossa solut on täytetty kaasulla.

Kokeiden aikana tutkijat liottivat ohuita renkaiden palasia "ympäristöystävällisten" liuottimien ja veden seokseen puhdistaakseen kumin epäpuhtauksista. Sitten liuosta digestoitiin, kunnes muodostui tasainen massa, jäähdytettiin -50 °C:seen ja lyofilisoitiin tyhjiökammiossa 12 tunnin ajan. Lopputulos oli tiheä ja kevyt aerogeeli.

Toisin kuin muut aerogeelityypit, kumipohjainen versio osoittautui monta kertaa vahvemmaksi. Ja metoksitrimetyylisilaanista valmistetun pinnoitteen levittämisen jälkeen siitä tuli myös vedenkestävä, mikä määritti heti sen lupaavan käyttöalueen - sorbenttina öljyvuotojen selvittämiseen. Eilisen roskakori auttaa pääsemään eroon toisenlaisesta jätteestä ja saasteesta.

Mutta ennen kaikkea singaporelaiset tiedemiehet ovat tyytyväisiä keksinnön taloudelliseen puoleen. Kumi-airgeelilevyn luominen, jonka pinta-ala on 1 neliömetriä. ja 1 cm paksu kestää 12-13 tuntia ja maksaa 7 dollaria. Prosessi voidaan helposti laajentaa ja muuttaa kaupallisesti houkuttelevaksi liiketoiminnaksi. Varsinkin, kun otetaan huomioon valtavat varat ja lähdemateriaalin halpa.

Venäjän federaatiossa kehitetään miehittämätöntä ilmataksia

Venäjälle ollaan luomassa miehittämätöntä lentotaksia, joka pystyy kuljettamaan matkustajia 500 km:n matkan matkalentonopeudella 500 km/h. Ensimmäinen kokeellinen malli on tarkoitus luoda vuoteen 2025 mennessä, ja sitä käytetään pystysuoraan nousuun ja laskuun.

Jatkossa odotetaan valmistuvan lentomallia, jonka kantavuus on 500 kg (neljä matkustajaa), kirjoittaa Izvestia-lehti.

Tällainen lentotaksi on ensisijaisesti suunniteltu käytettäväksi yli miljoonan asukkaan kaupungeissa ja maan suurimmilla alueilla. Ajoneuvon käyttö tulee ajankohtaiseksi, koska Venäjällä ei ole kiitoteitä, selittivät National Technology Initiativen (NTI) kehittäjät.

”Ajoneuvon suuren nopeuden varmistaa koneeseen asennettu ja sähkögeneraattoriin kytketty kaasuturbiiniyksikkö. Se syöttää kuutta kiinteää moottoria superkondensaattoriakun kautta”, sanoi Pavel Bulat, NTI:n Aeronetin työryhmän apulaisjohtaja. Hänen mukaansa moottorit pyörittävät nosto- ja tukituulettimet, jotka vedetään kokonaan sisään siivenä toimivaan runkoon. Ohjaus on suunniteltu tapahtuvaksi suihkuperäsimellä ja työntövoimavektoria muuttamalla. Auton tehoelektroniikka valmistetaan piikarbidista perinteisen piin sijaan.

Myös runkomateriaali on innovatiivinen. Suunnittelijat aikovat käyttää uusinta alumiini- ja skandiumseosta. Se kehitettiin All-Russian Institute of Aviation Materialsissa. Näin syntyy kevyt täysmetallinen hitsattu runko.

Toyota ja Lexus kehittävät tekniikkaa tehdäkseen autokaappauksesta merkityksetöntä

Autovarkaudet ovat yksi suurimmista vaivoista, joita auton omistajat kohtaavat. Edes hälytysjärjestelmät eivät aina selviä tehtävästään, mutta valmistajilla on jo edistyneempi ratkaisu. Vuodesta 2020 alkaen koko Toyota- ja Lexus-merkkivalikoima Venäjällä on suojattu ainutlaatuisella varkaudenestotunnisteella T-Mark / L-Mark.

Tunniste on auton merkintä mikropisteillä halkaisijaltaan 1 mm:n kalvosta, johon on kiinnitetty yksilöllinen PIN-koodi, joka liittyy tietyn auton VIN-numeroon. Yhteensä jopa 10 000 tällaista pistettä on kiinnitetty erilaisiin korielementteihin ja kokoonpanoihin. Voit tarkistaa niiden yhteensopivuuden "liitetyn" ajoneuvon kanssa sivustoilla toyota.ru ja lexus.ru.

Merkintöjen käyttö antaa lainvalvontaviranomaisille ja käytettyjen autojen ostajille mahdollisuuden tarkistaa auton "passi" tiedot sen todellisella valmistuspäivämäärällä, varusteilla, merkillä ja moottorinumerolla sekä muilla ominaisuuksilla. Valmistaja asettaa tunnisteet ratkaisuksi, joka vähentää merkittävästi kaappaajien kiinnostusta Toyota- ja Lexus-autoihin ja mahdollistaa niiden mahdollisuuden myydä ajoneuvoja jälkimarkkinoilla.

Ensimmäinen auto, joka sai L-merkin kotimarkkinoilla, oli Lexus ES - valmistajan mukaan tähän mennessä ei ole ollut varkaudenestomerkinnöillä varustetun sedanin varkaustapauksia. Lisäksi merkittyjen autojen omistajilla on jopa 15 % alennuksia CASCO-vakuutuksesta varkausriskistä. Toyota- ja Lexus-merkkien valikoiman varustamisen T-Mark / L-Markilla Venäjällä odotetaan valmistuvan vuoden 2020 aikana.

Suprajohtimien venäläistä sähkömoottoria testataan lennon aikana

TsIAM:n asiantuntijat on nimetty PI Baranov aloitti valmistelut Venäjän ensimmäisen sähkömoottorilla varustetun hybridivoimalaitoksen testaamiseen. RIA Novosti kertoi asiasta edellisenä päivänä viitaten tieteellisen testauskeskuksen lehdistöpalveluun.

Tämän kuun puolivälissä instituutin edustajat vierailivat FSUE SibNIA im. SA Chaplygin , jossa he tutkivat lentävää laboratoriota Yak-40-tukikohdassa, jossa on tarkoitus testata lupaavaa yksikköä tulevaisuudessa. Lentokokeet odotetaan tapahtuvan 2 vuoden kuluttua. Suunnitelmissa on asentaa uusin korkean lämpötilan sähkömoottori suprajohtimiin ja jäähdytysjärjestelmä lentokoneen nokkaan, jonka ZAO Superox on luonut FPI:n tilauksesta. Muista, että tämä yksikkö on ainutlaatuinen kotimainen kehitystyö, joka pystyy tarjoamaan konkreettisen edun hybridiasennuksen komponenttien tehotiheydessä ja tehokkuudessa verrattuna perinteisiin sähkölaitteisiin.

Lentävän laboratorion "hännän" yhden kolmen moottorin sijasta puolestaan asennetaan USATU:n kehittämä turboakselinen kaasuturbiiniyksikkö sähkögeneraattorilla. Ohjausjärjestelmäyksiköt ja akut sijoitetaan Yak-40-hyttiin. Myös testiinsinöörejä on paikalla lennon aikana. Tulevien testien päätavoitteena on luoda hybridivoimalaitoksen demonstraatio, joka voidaan tulevaisuudessa asentaa lupaaviin alueidenvälisiin venäläisiin lentokoneisiin.