Robotämblikud, higised akud ja elav betoon: 8 juba olemasolevat tulevikutehnoloogiat
Varia / / July 25, 2023
1. Nekroarahnobotid
Video fragment: Rice University
Vahel võivad uued tehnoloogiad olla äärmiselt intrigeerivad ja samas nii jubedad, nagu juhtuks kõik õudusfilmis.
Rice'i ülikooli insenerid on õppinud muuda surnud ämblikud haaramisrobotiteks. Projekti juht Daniel Preston George Browni tehnikakoolist leidis, et isegi pärast surma säilitavad ämblikud kehaehitust, mis sobib ideaalselt erinevate objektide jäädvustamiseks.
Ämblikud kasutavad oma jäsemete liigutamiseks hüdraulikat. Nende tsefalotooraksis (prosoomas) on spetsiaalne kamber, mis kas kokku tõmbub või laieneb, mis viib vereülekandeni (hemolümf). Kui survet vähendatakse, on jalad painutatud, suurendamisel aga painutamata.
Teadlastel on õnnestunud panna surnud hundiämblik oma jäsemeid liigutama, torgates nõela prosoomi. "Necrorobot" haaras ja teisaldas edukalt asju, sealhulgas trükkplaate ja nende sugulasi.
Surnud ämblik tõstis umbes 130% oma kaalust ja mõnikord palju rohkemgi.
Samal ajal painutas ja sirutas ta edukalt oma jäsemeid tuhat korda järjest, enne kui need murdusid. Teadlased
siduda see on liigeste dehüdratsioon. Ja nad usuvad, et piirangust on võimalik üle saada, kui jalad on kaetud vastupidavate polümeeridega.Võite küsida: miks õpetada surnud ämblikke esemeid haarama? Noh, "nekrorobotite" väljavaated on suurepärased. Nad saavad teha väikeseid töid, nagu elektroonika kokkupanek, kahjurite tapmine või isegi meditsiinis kasulikud. Arvestades, et ämblikud ise on biolagunevad, on "nekrorobootika" ka keskkonnasõbralik.
Võib-olla muutub see tulevikus robotiteks, mis on suuremad kui need ämblikud. Muidugi meenutab see kõik Mary Shelley Frankensteini süžeed, kuid ärge muretsege. Tegelikkuses on surnutel ükskõik.
2. liivapatareid
Taastuvenergiat kritiseeritakse sageli selle pärast, et selle poolt toodetud elektrit ei ole võimalik salvestada. Söe või bensiini säilitamine pole keeruline, erinevalt tuuleveskite ja päikesepaneelide toodetavast energiast. Muidugi on akusid, kuid liitium on nende jaoks kallis ressurss ja lisaks ka mürgine.
Soome inseneride arendus Polar Night Energyst võib probleemi lahendada. leitud viis energia salvestamiseks sõna otseses mõttes liiva sisse. Nad võtsid 4 × 7 m teraskonteineri ja täitsid selle 100 tonni liivaga, seejärel kasutasid selle soojendamiseks tuule- ja päikeseenergiat.
Tulemuseks on termiline või, nagu seda ka nimetatakse, termoelektriline aku.
Selle toimimise põhimõte põhineb termoelektrilise efekti kohta, mis tekib siis, kui aku töövedeliku erinevates kihtides on temperatuuride erinevus. Liiv või muu sarnane jahutusvedelik kuumutatakse kõrgele temperatuurile, seejärel kantakse soojus läbi pooljuhtmaterjale sisaldavad termoelektrilised moodulid, mis tekitavad elektrit praegune.
Sellised akud on väga tõhus viis üleliigse elektrienergia salvestamiseks ja nende tootmine on äärmiselt odav. See võimaldab taastuvaid energiaallikaid täiel määral kasutada ja lahendada nende ebaühtlase tootmise probleem.
Nagu näete, ei pea inimkonna tulevikku parandavad tehnoloogiad olema keerulised. Mõned neist on üsna lihtsad, kuid väga tõhusad.
3. kosmose katapult
Videolõik: SpinLaunch
Samal ajal kui Elon Musk püüab vanadest headest rakettmootoritest parimat jõudlust välja pigistada, on SpinLaunchi inimesed otsustanud minna originaalsemalt ja visata lasti kosmosekatapuldi abil orbiidile. Ja neil on juba toimiv prototüüp, mida on testitud.
Traditsiooniliste keemiliste kütuste põletamise asemel saadab SpinLaunch kineetilist energiat kasutades objekte kosmosesse. See tähendab, et see lihtsalt võtab keerleb ja viskab satelliidi valgesse valgusesse nagu päris peni. Siis peab ta veel kasutama keemiamootoreid, et orbiidi stabiliseerida. Kuid kosmosesse pääsemine ilma tohutut raketti ehitamata on siiski muljetavaldav.
SpinLaunch väidab, et nende süsteem vähendab startide kütuse- ja infrastruktuurikulusid 10 korda. Annate vaba ruumi igas hoovis.
Tõsi, satelliidi väljasaatmiseks tuleb see sinna laiali hajutada tsentrifuugi kuni kiiruseni 8000 km/h ja see kogeb ülekoormust 10 000 G. Loomulikult katapulteerib selline asi inimese orbiidile ainult vedelas olekus - see pritsib reisijad sõna otseses mõttes esimesele kosmosele. Kuid elutute koormustega tuleb see pauguga toime.
4. Higine superkondensaator
Kas te pole väsinud oma telefoni, nutikella, kõrvaklappide ja muude vidinate pidevast laadimisest? Glasgow ülikooli James Watti tehnikakooli spetsialistid otsustasid selle probleemiga lõplikult tegeleda. Nad on välja töötanud uut tüüpi painduva superkondensaatori, milles tavaliste akude elektrolüüt asendatakse Siis.
Kui polüestertsellulooskangas neelab inimese kehavedelikku, higi positiivseid ja negatiivseid ioone suhelda seda katva polümeeri pinnaga ja põhjustada elektrokeemilise reaktsiooni, mis tekitab energiat. Nutika tekstiilist superkondensaatorit saab täis laadida, imades endasse juba 20 mikroliitrit vedelikku. Ja see on üsna võimeline taluma 4000 laadimis- ja tühjendustsüklit.
Kujutage ette, et te ei pea enam oma treeningkäevõru ära võtma, et seda laadida – pange see selga ja kandke.
Ja kui selline polümeer on dressipluusi sisse kootud, siis on see võimalik sörkimine toidab ka nutitelefoni. Kuid sellistel akudel on olulisem rakendus - neid saab kasutada südamestimulaatorites, andurites elutähtsate näitajate jälgimine ja muud kantavad meditsiiniseadmed, mis nõuavad pidevat toitumine.
Inimhigi kui aku töötav keha on paljulubav ka, kuna on keskkonnasõbralik. Erinevalt samast mürgisest liitiumist võid seda endale peale valada nii palju kui soovid.
5. "Elav" betoon
Põhimõtteliselt ei ole iseparanev betoon uus tehnoloogia. On materjale, mis suudavad remont mikroskoopilised praod, takistades nende paisumist ja takistades niiskuse läbitungimist ja agressiivse keskkonna mõju. Tavaliselt lisatakse iseparaneva betooni koostisesse parandusainete või kiududega mikrokapsleid, mis kokkupuutel veega kivistuvad.
Kuid Boulderi Colorado ülikooli teadlased otsustasid minna kaugemale ja loodud sõna otseses mõttes "elavad ehitusmaterjalid" (elavad ehitusmaterjalid, LBM). See on valmistatud hüdrogeelist ja liivast, millele on lisatud fotosünteetilist tsüanobakterit Synechococcus. Kui selle materjali struktuuris tekivad praod, alustavad tsüanobakterid biomineralisatsiooni protsessi, parandades sõna otseses mõttes kahjustusi.
Teadlased usuvad, et nende "betoon koos bakterid"võimaldab teil luua struktuure, mis mitte ainult "ravivad" pragusid iseseisvalt, vaid absorbeerivad ka õhust ohtlikke toksiine ja isegi säravad käsu peale. Kuidas teile meeldib väljavaade asuda elama "elumajas"?
6. süsiniku eemaldaja
Hetkel on ülitähtis ülesanne vähendada CO2 planeedi atmosfääris toimivad meie rohelised sõbrad puud miljardite aastate jooksul tõestatud fotosünteesitehnoloogia abil. Uued arendused võivad nende rasket ülesannet lihtsamaks teha, absorbeerides rohkem süsihappegaasi ja hõivates väiksema ala.
Šveitsi firma Climeworks käivitatud Islandil on Orca maailma suurim süsiniku kogumise ja säilitamise tehas, mis kasutab tehnoloogiat nimega DAC (Direct Air Capture). Põhimõte on äärmiselt lihtne: taim imeb enda ümber õhku ja seejärel filtreerib selle. Täpselt nagu kodus õhukonditsioneer, lihtsalt tohutu.
Orca ehitamine algas 2020. aasta mais ja tänu lihtsale moodulkonstruktsioonile valmis vähem kui 15 kuuga. Samal ajal suudab see igal aastal atmosfäärist eemaldada 4000 tonni süsinikdioksiidi.2.
Taime poolt püütud süsihappegaas segatakse veega ja saadetakse sügavale maa sisse. Mõne aasta jooksul see CO2 reageerib loodusliku basaltiga ja muutub tahketeks karbonaatseteks mineraalideks. Lisaks saab kogutud süsihappegaasi töödelda ja kasutada sünteetilise kütuse tootmiseks.
7. Luude ja elundite 3D printimine
3D-printimine on äärmiselt paljutõotav tööstusharu, mis suudab pakkuda inimkonnale kõike alates odavatest majadest kuni kosmosemootorid. Kuid selle tehnoloogia üks intrigeerivamaid rakendusi on luude ja siseorganite loomine 3D-printeritega.
Ossiformi ettevõte loob biokeraamikast ja trikaltsiumfosfaadist valmistatud erinevate luude individuaalsed proteesid – materjalid, mille omadused on sarnased inimkeha luukoe omadega. Arstid teevad MRI, et saada teavet asendatava luu kohta, mis seejärel edastatakse Ossiformile. Selle teabe põhjal loob ettevõte implantaadi 3D-mudeli, mis on spetsiaalselt loodud iga patsiendi jaoks ja imiteerib täpselt tõeliste luude anatoomilist kuju ja struktuuri. Kirurg kontrollib disaini ja kui implantaat on 3D-prinditud, saab seda operatsiooni ajal kasutada.
Lisaks inimkehasse implanteerimisele sobivad Ossiformi tooted ka kirurgide koolitamiseks.
Veel üks paljutõotav 3D-printerite kasutusala meditsiinis on inimorganite printimine. Tehnoloogia põhineb bioloogiliselt kokkusobivate materjalide, näiteks biopolümeeride ja doonorilt, sageli patsiendilt endalt võetud rakkude kasutamisel.
Spetsiaalne printer kihid need materjalid, järgides ranget korraldust, et luua oreli kolmemõõtmeline struktuur. Seejärel kasvavad materjali sisse pandud rakud ja neelavad polümeeri, moodustades sellele, nagu raamile, kudesid, elundeid ja mõnikord terveid kehaosi.
Näiteks ühel päeval sel viisil trükitud nina. Nad kinnitasid selle patsiendi küünarvarre külge, seal juurdus paar kuud ja siis siirdati näkku.
Ja isegi inimese võrkkesta saab tüvirakkude abil 3D-printida. See tehnoloogia arenenud USA riikliku silmainstituudi teadlased 2022. aastal.
8. Keskkonnasõbralik seenematus
Planeedi ülerahvastatus on tõsine probleem mitte ainult seetõttu, et miljardid inimesed vajavad midagi toitmiseks, vaid ka seetõttu, et nad kõik tuleb ikkagi kuhugi matta. Kalmistuteks kasutatavad maad ei kõlba niipea muuks otstarbeks, sest surnukeha lagunemissaadused ei võimalda neil kasvatada kasulikke taimi.
Kremeerimine pole ka valik, kuna palju energiat kulutatakse kehade põletamisele. Lisaks atmosfäär visati välja palju süsihappegaasi ja isegi kahjulikku elavhõbedat – hambatäidiste aurustumisel.
Kuid algne "roheliste" matuste tehnoloogia, mis on juba kasutusel USA-s ja Suurbritannias, võimaldab surnukehasid utiliseerida ilma loodust kahjustamata. Surnud asetatud spetsiaalsesse konteinerisse, kus toimub kontrollitud lagunemine spetsiaalselt valitud seente ja mikroorganismide mõjul. Perekonna Agaricus hallitusseened ja seened toituvad orgaanilisest materjalist, sealhulgas jäänustest. Nad lagundavad valke, süsivesikuid ja rasvu, muutes need huumuseks ja toitaineteks.
Selle protsessi tulemusena moodustub seenekompost, mida saab kasutada väetis. Kompostimine mitte ainult ei vähenda lagunemissaaduste kahjulikku mõju keskkonnale, vaid aitab kaasa ka mulla viljakuse kiirele taastamisele.
Loe ka🧐
- 5 iidset leiutist, mis olid oma ajast ees
- 10 fantastilist filmileiutist, mis teoks said
- 8 lihtsat leiutist, mis muutsid maailma tundmatuseni