Про инженерную смекалку и не только

0
Про инженерную смекалку и не только
Сегодня в поддержании конкурентоспособности современной экономики особую значимость имеют отдельные научно-технологические достижения, инновационные технологии в различных странах. Пока в России повышают престиж науки, ведут дискуссии о создании конкурентоспособной продукции на мировом рынке, в мире широко используются инновационные технологии. Согласно исследованиям аналитической компании McKinsey Global Institute, к 2025 году всю мировую индустрию ждут драматические изменения. 12 новых «подрывных» технологий полностью изменят наш мир.
27.10.2014 10:28:07
Мобильный интернет и вымывание среднего класса

Согласно исследованиям аналитической компании McKinsey Global Institute, к 2025 году всю мировую индустрию ждут драматические изменения. 12 новых «подрывных» технологий полностью изменят наш мир.
Наиболее перспективны — мобильный интернет и технологии автоматизации не только физического, но и умственного труда, появление новых рынков, состоящих из виртуальных товаров. Также очень быстро будут развиваться облачные технологии, робототехника, автономный транспорт (который не требует участия водителя), передовая геномика, огромные хранилища энергии, технологии 3D-печати, материаловедение, новые методы добычи нефти и газа, возобновляемые источники энергии. И именно для этих направлений необходимо, прежде всего, готовить инновационных инженеров.
По мнению аналитиков из McKinsey, в будущем фактически не понадобятся специалисты средней квалификации. На рынке труда останутся только лучшие, те профессионалы, которые окажутся способны на творческую работу, которую компьютеры не смогут осилить даже через 12 лет. С другой стороны, станут востребованы профессионалы в области ручного, низкоквалифицированного труда: например, сиделки, няни, плотники. Средний класс будет просто «вымыт».

2.10.2014 10:42:03
Путь Израиля 

По мнению аналитиков из McKinsey, в будущем фактически не понадобятся специалисты средней квалификации. На рынке труда останутся только лучшие, те профессионалы, которые окажутся способны на творческую работу, которую компьютеры не смогут осилить даже через 12 лет. С другой стороны, станут востребованы профессионалы в области ручного, низкоквалифицированного труда: например, сиделки, няни, плотники. Средний класс будет просто «вымыт».

Именно таким путем идет Израиль, который концентрируется на инновационных технологиях и подготовке для них высококвалифицированных специалистов. За последние 20 лет в Израиле под воздействием глобализации произошли «тектонические сдвиги» в экономике, позволившие стране выйти в лидеры мировых инноваций, в том числе, в сфере нанотехнологий.

Так, например, израильские ученые технологического института Технион, а также сотрудники медицинского центра Рамбам в Хайфе создали новые кровеносные сосуды, используя для этого эмбриональные стволовые клетки. Выращенные в лаборатории сосуды планируют использовать для лечения сердечнососудистых заболеваний у пациентов. Исследовательской группе удалось точно воспроизвести тип клеток, из которых впоследствии были выращены кровеносные сосуды. Они были произведены в результате дифференциации эмбриональных стволовых клеток с помощью маркеров характеристик клеточных мембран. Эксперимент также дал новую надежду на лечение разнообразных сосудистых заболеваний, в том числе, последствий инфарктов и инсультов.

Ученые из Бар-Иланского университета (Израиль) разработали нанопокрытие для больничных простыней и халатов, при соприкосновении с которыми гибнут бактерии, устойчивые к антибиотикам. Достоинством этой разработки является то, что покрытие из наночастиц может наноситься на любую тканевую поверхность. При этом простыня с покрытием ни внешне, ни на ощупь не будет отличаться от обычной простыни. Технология была опробована на текстильных предприятиях Румынии и Италии. Результаты проведенных опытов свидетельствуют: в результате соприкосновения с тканью выживают лишь 1 из 100 тысяч микробов. По словам ученых, ткань сохраняет свои свойства после 65 стирок при температуре 95 градусов. Ранее одна из израильских компаний разработала антибактериальное покрытие, предназначенное для защиты стен и полов больниц и тюрем.

Более восьми лет назад профессором Михаилом Иоеловичем была создана первая промышленная технология получения и применения наноцеллюлозы. Наноцеллюлоза — материал, представляющий собой набор наноразмерных волокон целлюлозы с высоким отношением сторон (длины к ширине). Типичная ширина такого волокна — 5-20 нм, а продольный размер варьируется от 10 нм до нескольких микрон. Материал обладает свойством псевдопластичности, то есть является вязким при обычных условиях и ведет себя как жидкость при физическом взаимодействии (тряска, взбалтывание и т.п.). Его удивительные свойства позволяют создавать на его основе сверхлегкие и сверхпрочные материалы, такие, например, как аэрогель. Прогресс в технологии наноцеллюлозы был достигнут в США, где профессор из Университета Техаса Малькольм Браун представил свой революционный способ выращивания наноцеллюлозы. Предметом исследования доктора Брауна было семейство бактерий чайный гриб (Kombuchatea), которое способно производить наноцеллюлозу в культурной среде. Метод профессора гораздо более эффективен и экологически чист. Ученый «внедрил» выделенные из ацетобактерий гены в сине-зеленые водоросли, заставив их производить наноцеллюлозу. Потенциально такой способ позволит создавать целые органические заводы по производству материала в промышленных масштабах. Появятся фермы, производящие наноцеллюлозу в больших количествах и недорого. Она может стать сырьем для постоянного производства биотоплива и многих других продуктов. Кроме того, данные водоросли поглощают углекислый газ, связанный с глобальным потеплением. Станут экономически эффективны и новые области применения наноцеллюлозы. Так, благодаря тому, что наноцеллюлоза состоит из плотно упакованного массива игловидных кристаллов, она имеет отношение прочность/вес в 8 раз большее, чем нержавеющая сталь, что позволяет создавать из нее легкие и прочные бронежилеты. Структура наноцеллюлозы напоминает графен, поэтому она также может быть применена для создания разного рода фильтров, позволяющих удалять вредные вещества из сигаретного дыма.

27.10.2014 12:44:26
Будущее графена 

Первооткрыватель графена Андрей Гейм на вопрос о его промышленном будущем отвечает, что обычно требуется 40 лет, чтобы новый материал из академической лаборатории превратился в коммерческий продукт. Графену только восемь лет, люди стали интересоваться им с 2007 года и за последние два года из индустриальных лабораторий он начал рассеиваться в различные предложения. Как отмечает Андрей Гейм, одна из целей применения графена — мобильные телефоны: «Я уже видел мобильный телефон c тач-экраном, сделанным из графена: ничем не отличается от обычного. Это тестовый экземпляр. Есть надежда, что он будет дешевле нынешних смартфонов и, что боковая поверхность тоже станет тачскрином».

Постоянно расширяются работы по применению графена для различных практических целей. Открыта удивительная способность графена. Форма углерода толщиной в атом может выступить в качестве посредника, который позволяет вертикальным нанотрубкам расти практически на любой поверхности, включая алмазы. Структура, состоящая из алмазной пленки, графена и нанотрубки, стала результатом нового исследования, проведенного учеными из университета Райса и НИИ Хонды США под руководством Пулинела Аджаняна.

Графен и металлические нанотрубки являются хорошим проводником, а в сочетании с металлическими основаниями они могут использоваться, в том числе, в передовой электронике. Большинство фотографирующих, как правило, не довольны чувствительностью датчика своей камеры, когда дело касается съемки в условиях недостаточной освещенности. Но в недалеком будущем это может в корне измениться благодаря работе группы ученых из Сингапура, которые разрабатывают новую технологию производства светочувствительных датчиков для камер, основой которых является графен, материал, представляющий собой кристаллическую структуру из атомов углерода, толщиной всего в один атом. Использование нового датчика, предположительно, сделает будущие камеры в 1000 раз более чувствительными к свету, а количество используемой датчиком энергии снизится при этом минимум в 10 раз.

Графеновые датчики имеют высокую светочувствительность благодаря тому, что они более эффективно улавливают в свою ловушку фотоны света, а высокая электрическая проводимость графена позволяет снять с датчика и обработать сигналы намного более низкого уровня, нежели это позволяют сделать обычные полупроводниковые датчики. Новые графеновые датчики могут использоваться не только в бытовых фото- и видеокамерах. Эти датчики имеют высокую чувствительность не только в диапазоне видимого света, но и в инфракрасном. Поэтому такие датчики можно будет весьма эффективно применять в камерах, контролирующих движение на дорогах, инфракрасных камерах для приборов ночного видения и в камерах спутников, делающих высококачественные снимки земной поверхности.
Согласно заявлению профессора Ван Киджи (Wang Qijie) из Технологического университета Нанянга (Nanyang Technological University), графеновые датчики для камер разрабатываются таким образом, что их изготовление будет возможно с помощью существующих технологических производственных методов. Это означает, что новые датчики, на основе наноструктур из графена, легко и без технологических затруднений заменят CCD-датчики современных камер.

Совместная группа ученых из США и Республики Корея открыли новый катализатор для реакций по восстановлению кислорода на основе частиц графена. Данная разработка позволит повысить эффективность топливных элементов и заменить графеновым катализатором ранее использовавшуюся для этих целей платину. Топливные элементы вырабатывают электрический ток с помощью водорода, который является экологически чистым топливом. Не исключено, что в будущем ими оснастят транспортные средства — автомобили, самолеты и т.д. Необходимость использования платины в конструкциях элементов делает их довольно дорогостоящими.

27.10.2014 12:48:23
«Вечная» память 

Юньлинь Ван (Junling Wang) из Технологического университета Наньян в Сингапуре и его коллеги создали «вечную» флеш-память, научившись считывать информацию с пластинок из соединения висмута и оксида железа при помощи лазерного луча. Это вещество, феррит висмута, относится к числу так называемых мультиферроиков — материалов, чьими магнитными свойствами можно тонко манипулировать при помощи электричества и магнетизма. Ван и его коллеги ликвидировали один из основных недостатков памяти на основе мультиферроиков (FeRAM) — потерю данных при считывании информации, воспользовавшись тем, что такие материалы умеют поглощать свет и преобразовать его в поток электронов при особой конфигурации их кристаллов. По словам физиков, напряжение и другие характеристики этого тока зависят от магнитных свойств кристаллов, что позволяет использовать свет для считывания их состояния.

Руководствуясь этой идеей, ученые создали экспериментальный прототип ячейки памяти из 16 бит, используя пленку из феррита висмута, сетку из железных электродов и считывающий лазер. Один бит информации в таком чипе считывается за 10 наносекунд, что сопоставимо с лучшими показателями для флеш и оперативной памяти, и при этом сохраняет свою информацию в течение многих месяцев работы и сотен миллионов циклов перезаписи. Данный факт позволяет применять подобные чипы в качестве основы, как для долговечных и сверхбыстрых флеш-накопителей, так и в качестве чрезвычайно экономичной оперативной памяти для ноутбуков, телефонов и других мобильных устройств.

27.10.2014 12:52:24
Учимся у природы 

Широко развиваются в мире и биотехнологии, в частности, биоматериалы, создаваемые по подобию имеющихся природных аналогов.

Например, морские огурцы (голотурии) — это беспозвоночные длиной от 3 см до 2 м. Обычно они мягкие и податливые, но в случае опасности становятся жесткими. Эта необычная смена свойств заинтересовала ученых из Case Western Reserve University, которые захотели разработать материал с аналогичными свойствами. Цель понятна: подобный материал очень нужен в медицине, например, при имплантации нейроинтерфейсов электроды должны быть жесткими, а уже во время эксплуатации в теле — гибкими и мягкими. Ученым удалось повторить этот природный трюк. Для этого они создали нанокомпозит из крошечных волокон целлюлозы в гибкой полимерной матрице.

Еще один морской организм, морская губка, имеет очень необычный скелет, сделанный из стекла. Например, морская губка имеет длину до 25 см и изящную ажурную цилиндрическую конструкцию из тончайшего стекла. Однако при всей кажущейся хрупкости скелет морской губки прочнее многих видов цемента и выдерживает тысячи килограмм давления воды. Ученые из Гарвардского университета всерьез заинтересовались морскими губками, которые не только имеют прочнейший стеклянный скелет, но и производят некоторое количество света благодаря биолюминесцентным бактериям. Конструкция подводного «светильника» действительно необычна: скелет представляет собой решетчатую цилиндрическую конструкцию, похожую на ту, что используют инженеры для строительства опор мостов и каркасов небоскребов. Кроме того, стекло морской губки слоистое, что не только делает его прочнее, но и позволяет лучше проводить свет. Благодаря тщательному исследованию скелета морской губки, ученые выяснили, что оно состоит из спикул — крошечных продолговатых кристаллов. В марте 2013 года ученые из Университета Иоганна Гутенберга и Института исследований полимеров Макса Планка, наконец, смогли воссоздать спикулы и повторить скелет морской губки. Искусственный аналог сделан из дешевого минерала кальцита и обладает уникальными качествами природного оригинала: необычайной прочностью и светопроводимостью.

http://www.rusnor.org/network/social/user/8872/blog/1522/
Поделиться.

Об авторе

Олег Фиговский

Академик, профессор, доктор технических наук

Прокомментировать

Лимит времени истёк. Пожалуйста, перезагрузите CAPTCHA.