Экотехнологии

Просто Ольга · 24.04.2010, 20:40

Микрогидравлические чипы пока не столь известны, как электронные микросхемы. Но в будущем на их основе могут быть созданы даже имитирующие поведение живой клетки компьютеры. Исследователи сделали важный шаг на пути к устройству, позволяющему легко и быстро диагностировать различные болезни вдали от врачебного кабинета. А также к компьютерам, имитирующим работу живой клетки.

Описанное на страницах журнала Nature Physics устройство относится к так называемым микрогидравлическим интегральным схемам. По-английски они называются microfluidic integrated circuits (микрожидкостные интегральные схемы). Как «микрогидравлический», так и «микрожидкостный» – в данном случае одинаково корректные прилагательные: речь идет о крошечной, всего в несколько квадратных сантиметров, системе сообщающихся сосудов, клапанов и трубопроводов. Фото из статьи в Nature Physics - показано, как микроскопический клапан пропускает жидкость только в одну сторону и при этом не подтекает. Если на поверхность такого чипа капнуть немного анализируемой жидкости, то по миниатюрным каналам она направится в камеры с уже подготовленными реактивами. Получается, что, с одной стороны, удается обойтись микроскопическим количеством жидкости, а с другой – речь идет о гидравлической системе, пусть и миниатюрной.

Автоматические анализы крови и мочи, оценка качества воды, портативная лаборатория для геологов или иных работающих в полевых условиях специалистов — микрогидравлические устройства неспроста рассматриваются в качестве одной из перспективных технологий. Ключевая проблема Сделать тончайшие каналы и миниатюрные камеры — уже не проблема. Высокоточные методы обработки самых разных материалов в ряде случаев позволяют с микронной точностью воспроизводить микрочипы сотнями тысяч и по вполне доступным ценам. Тонкая сеть каналов и отверстий неспроста напоминает рисунок на поверхности печатных плат - вся разница в том, что вместо электричества в схеме течет жидкость.
Главный вызов конструкторам — это разработка систем управления. Электрическим током в электронной схеме можно управлять при помощи транзисторов, по команде размыкающих или замыкающих цепь. А вот как сделать столь же миниатюрные и при этом дешевые краны? А насосы, способные в заданный момент времени включиться и перекачать в нужном направлении именно тот объем раствора, который необходим? Разумеется, вся эта микромеханика не должна подтекать и крайне желательно иметь возможность управлять ею при помощи обычных электрических импульсов. Экспериментальные транзисторы состоят всего из одной молекулы Группа специалистов из Университета Мичигана (США) разработала ряд устройств, которые удовлетворяют этим требованиям, обходятся без громоздких (по отношению ко всей схеме в целом) компонентов, и, что особо подчеркивается учеными, из них можно строить полный аналог электрической схемы.
Глубокая аналогия Между электрическими и гидравлическими цепями аналогии проводят, как правило, в образовательных целях, для наглядности. Конденсатор предстает баком, способным вместить некоторое количество жидкости, резистор — узким участком трубы, размыкающийся контакт — краном, а источник питания — насосом. Представить поток жидкости проще, чем электрический ток, но одной лишь наглядностью достоинства аналогии между гидравликой и электротехникой не исчерпываются.
Пневматическая управляющая схема, советская разработка 1950-х годов. При помощи гидравлических элементов тоже можно строить сложные вычислительные устройства. Более того, некоторое их подобие уже известно: в промышленной автоматике небезуспешно применялись пневматические управляющие системы. Взаимодействие потоков газа (что не принципиально отличается от жидкости) позволяло делать все то же, что делает электронная схема, только с заведомо нулевой вероятностью появления искр и короткого замыкания — что для нефтеперерабатывающей промышленности 1960-х годов было ощутимым достоинством. Если бы не стремительное уменьшение размеров и совершенствование микроэлектроники, пневматические и гидравлические устройства могли бы потеснить электрических конкурентов.
Впрочем, появление транзисторов и интегральных схем, внутри которых в одной кремниевой пластине выращивается несколько миллионов отдельных деталей, шансов вычислительным машинам на воде и воздухе почти не оставило. Обычная микроэлектроника тоже развивается — на смену кремнию могут прийти наносоты из графена.
Помимо очевидного выполнения ряда анализо микрогидравлические чипы могут довольно точно воспроизвести и сложные управляющие сигналы внутри живой клетки. Клетка, которая является по сути сложнейшим саморазвивающимся автоматом, вместо электрических импульсов использует биохимические сигналы, передаваемые отдельными молекулами. В клетке есть свои каналы и направляющие для транспортировки сигнальных молекул, в ней предусмотрены белки, запускающие или останавливающие синтез других белков, в ней есть даже особые каналы в мембране, открывающиеся или закрывающиеся по определенному сигналу. Чтобы создать устройства, способные выполнять ряд функций живой клетки, биофизикам необходимо научится управлять движением жидкости в микроскопических объемах. И один из шагов на пути к этому уже сделан.

Список последних тем раздела:

Ramjes · 30.04.2010, 23:41

Poseidon 37 - монументальная электростанция на воде

30.04.2010 [17:13], Артем Терехов

Как вы думаете, какими качествами должна обладать идеальная мобильная электростанция? Специалисты датской компании Floating Power Plant считают, что она должна черпать энергию из возобновляемых источников - и при этом быть прочной, надежной и эффективной. Все это учитывается при разработке плавающей электростанции Poseidon 37.

В данный момент идет постройка прототипа - крепкого, как буровая вышка. Вес конструкции заявлен на уровне 30 тыс. тонн, а длина составляет 230 м. Таких габаритов должно быть достаточно, чтобы бороться с суровыми силами открытых морей. Но не только конструкция Poseidon 37 должна быть надежной - необходим также стабильный приток энергии, что не всегда можно обеспечить изменчивыми морскими волнами.

Создатели говорят, что ветрогенераторы и гидротурбины "Посейдона" смогут производить 50 гигаватт энергии ежегодно. Стоимость одного киловатта при этом составит конкурентоспособные для Европы 0,1-0,15 евро - вполне сравнимо с 11 центами за киловатт в США. Остается лишь реализовать задуманное и запустить станцию в эксплуатацию.

http://www.3dnews.ru/news/poseidon_3...tsiya_na_vode/

Просто Ольга · 09.05.2010, 20:51

• обновлено 07.05.2010 в 18:36 • o Алексей Тимошенко

Впервые за несколько десятков лет появилась установка, черпающая энергию прямо из воздуха.

Она создана по технологиям одного из самых спорных изобретателей XX века— Николы Теслы. Принцип работы устройства, описанного в патенте США №7695242 не вступает в противоречие с законами физики и, более того, понятен даже школьнику.
Хотя энергия действительно берется именно из воздуха, в самом что ни на есть буквальном смысле слова, запатентованное детище компании Solar Aero при работе не израсходует ни грамма топлива.

Секрет прост— речь идет о ветряной турбине необычной конструкции.
Идею построить ее инженеры фирмы, занятой исследованиями в области альтернативной энергетики, подсмотрели у знаменитого сербского физика и изобретателя Николы Теслы, который описывал нечто подобное еще в 1913 году.

Во имя чего?

Как утверждает патентообладатель, новая конструкция имеет как минимум одно преимущество перед обычными ветрогенераторами. Согласно описанию, прилагающемуся к патенту, спроектированная турбина рассчитана на устойчивую работу в широком диапазонескоростей ветра. )
Мощность установки, представляющей собой цилиндрическую стопку круглых дисков с небольшими выступами на каждом, естественно будет падать при снижении скорости воздушного потока— но даже в практически полный штиль связка турбины и генератора продолжит выдавать небольшой ток.
При этом фирма обещает также высокую мощность (до 10 КВт с установки, влезающей на небольшой автомобильный прицеп) и пониженные затраты на техническое обслуживание, так что в итоге покупателю этой установки один киловатт-час обойдется всего в 12 центов.

Почем?

12 центов за киловатт-час— это примерно (на момент публикации этого материала) соответствует той цене, по которой продают конечному потребителю электричество в США. И почти такую же сумму платят жители Москвы, которые готовят на газовой плите (им электричество дороже), не имея при этом двухтарифного электросчетчика.

Компактный, дешевый, мощный и неприхотливый генератор. Даже если значительная часть рекламных обещаний несколько разойдется с реальностью,опубликованный на сайте EcoGeek.org материал выглядит достаточно интересно.

Немного скептицизма.

Судить о детище Solar Aero по результатам натурных испытаний пока затруднительно. Однако из комментариев, доступных на уже упомянутом выше портала EcoGeek.org, удалось извлечь небезынтересное замечание. Пользователь Карл Хейдж (Carl Hage) отметил, что поток воздуха, протекающий через изображенную на снимке компании установку в принципе не может обеспечить заявленной мощности. Даже если предположить что вся энергия ветра будет со 100% КПД преобразована в электрический ток.

Другой читатель отмечает, что увеличить описанную в патенте установку до промышленных масштабов будет затруднительно: турбина монтируется в закрытом со всех сторон корпусе. Впрочем, и небольшая, но эффективная турбина вполне может найти себе место.

Турбинная революция В Германии уже начат проект по оснащению домов миниэлектростанциями, сердцем которых является турбина, но не ветряная, а газовая. Более того, сравнительно небольшие на фоне ТЭЦ или атомных электростанций газотурбинные установки вполне доступны для установки многим людям.

Миллиарды на ветер и не только.

Пока небольшая американская фирма Solar Aero предлагает свою турбину, основанную на идеях Теслы, по другую сторону Тихого океана извлечением энергии из ветра занимаются китайские энергетики.
Год назад, весной 2009 года, быланонсирован проект по строительству ряда ветрогенераторов суммарной мощностью в 100 гигаватт.

В некоторых европейских странах уже достигнута мечта любого эколога— большая часть электроэнергии производится вне сжигающих нефть, уголь или природный газ ТЭЦ.
Норвегия получает свыше 90% электричества от горных рек,
Швеция вырабатывает те же 90% в равных пропорциях на гидро- и атомных станциях,
а Исландия на две трети покрывает свои потребности в энергии (как электрической, так и тепловой, что в условиях северного климата весьма актуально) за счет подземных горячих вод.
Из стран, которые сочетают высокое потребление с отсутствием достаточного количества горных рек или гейзеров можно отметить Францию (74,5% энергии на АЭС) и Японию, которой реакторы дают примерно 34% всего электричества.

Лелька · 01.04.2013, 04:08

Жители Лондона будут узнавать новости из мусорных баков

Интерактивные урны, способные одновременно перерабатывать бумагу и выводить на дисплей информацию, в скором времени появятся в городе.

Как сообщает Geo.ru, выбрасывать в такие урны можно будет только бумагу.

Бесплатные газеты — избитая тема для Лондона. Британская столица буквально завалена газетной бумагой. Новые урны, которые разрабатывает компания «Ринью», будут не только отправлять листы на переработку, но и способны полностью заменить бумажные СМИ.

Умные мусоросборники сделаны из особо прочного стекловолокна и могут выдержать даже взрыв. На дисплее мусорного бака будет транслироваться информация, взятая из популярных британских изданий. Стоимость одной интерактивной мусорки равняется 30 тыс. долларов, но городских властей это не пугает, ведь контракт с фирмой-производителем подписан на 21 год.

Англичане не впервые экспериментируют с урнами. Так, в 2011 году в центре Лондона уже ставили говорящие и поющие баки: как только в них попадает мусор, они издают звуки популярных песен, арий или произносят благодарности.

источник

Укр · 10.08.2013, 19:50

!