Учёные хотят провести электричество в Африку.

Вот так, на дворе 21й век, а целый континент без электричества живёт. Это, конечно же, не соответствует действительности, электричество в Африке есть, иначе с ними совсем не было бы связи, экономики, туда нереально было бы добраться и всё такое. Однако доступ к электричеству в Африке крайне неравномерный, население многих стран живет в крайней нищете, которое усугубляется трудным доступом к электроэнергии.

Эксперты в области экономики и инженерии из Китая, Турции и Нигерии решили решить эту проблему и предложили построить электрическую сеть в Африке к югу от Сахары, охватывающую 12 стран.

В своей статье, опубликованной в журнале Scientific Reports, они описали страны, которые будут участвовать в проекте, факторы, которые будут учтены при построении сети, а также предполагаемые затраты. Речь идёт о пока что исключительно предложении, основанном на математическом моделировании.

Предлагаемая сеть будет пролегать через северные части континента горизонтально, а затем двигаться на юг вдоль восточного побережья, включая страны вплоть до Южной Африки. Среди включенных стран будут Южная Африка, Мозамбик, Бурунди, Танзания, Кения, Уганда, Эфиопия, Судан, Чад, Нигерия, Нигер и Мали.

Для оценки затрат на строительство такой сети команда провела несколько сценариев, в которых использовались методы производства электроэнергии на основе возобновляемых ресурсов, а не полагались на угольные электростанции, которые преобладают в настоящее время. Затем они использовали симулятор EnergyPLAN, который был разработан в 2000 году и обновлен для нескольких проектов в Африке, чтобы ввести все необходимые данные.

Команда также предоставила график внедрения сети - до 2030 или 2040 года. На основе моделирования исследователи обнаружили, что общий спрос на электроэнергию для сети составит около 700 ТВтч/год к 2030 году и 800 ТВтч/год к 2040 году. Они отметили, что почасовая потребность в сети будет варьироваться от 40 до 120 ГВт. Затраты на проект оцениваются в диапазоне (приготовьтесь) от полутора триллионов до чуть менее трех триллионов долларов.

Источник: https://techxplore.com/news/2023-07-sub-saharan-africa-electrical-grid-countries.html

Учёные обратили внимание на хитин в качестве уникального биомеханического материала. И всё благодаря бабочкам!

Крылья бабочки - это удивительное творение природы, состоящее из хитина, органического полимера, который также является основным компонентом панцирей членистоногих. Когда бабочка вылупляется из своего кокона, она медленно разворачивает свои крылья, и в этот момент происходят удивительные изменения. Хитиновый материал обезвоживается, а кровь бабочки течет по ее венам, создавая силы, которые реорганизуют молекулы материала, чтобы придать крыльям уникальную силу и жесткость, необходимые для полета.

Это удивительное сочетание сил, движения воды и молекулярной организации вдохновило доцента Хавьера Г. Фернандеса и его коллег из Сингапурского университета технологий и проектирования (SUTD) на исследование возможности использования хитиновых полимеров в механизмах. Их последние исследования, опубликованные в журнале Advanced Materials Technologies, раскрывают приспособляемость и молекулярные изменения хитиновых материалов в ответ на окружающую среду.

Фернандес и его команда показали, что хитиновые полимеры сохраняют свою способность связывать различные силы и содержать воду, даже после извлечения из природных источников. Это делает их энергоэффективными и биосовместимыми материалами. Хитин является вторым по распространенности органическим полимером в природе после целлюлозы и является частью каждой экосистемы. Он может быть получен из различных организмов, включая городские отходы.

Исследователи из SUTD извлекли хитиновые полимеры из выброшенных панцирей креветок и создали пленки, которые демонстрировали удивительные свойства. Растягивание этих хитиновых пленок приводило к реорганизации их молекулярной структуры, уменьшению содержания воды и увеличению плотности упаковки молекул. Это превращало хитиновые пленки в материал, напоминающий пластик, с уникальными свойствами. В отличие от синтетических полимеров, реорганизованные хитиновые пленки могут автономно расслабляться и сокращаться в ответ на изменения окружающей среды, подобно некоторым насекомым, которые адаптируют свои панцири к разным ситуациям.

Для демонстрации инженерной применимости этих биосовместимых пленок, исследовательская группа создала механическую руку. Они использовали изменения окружающей среды и биохимические процессы для контроля воды в пленках, что позволило им создать достаточную силу захвата, эквивалентную 18 килограммам. Это более половины средней силы захвата взрослого человека.

Кроме того, команда показала, что хитиновые пленки могут использоваться для сбора энергии от изменений влажности окружающей среды и преобразования ее в электричество. Это открывает возможности для использования этих материалов в различных высокотехнологичных и специализированных инженерных целях.

Источник: https://phys.org/news/2023-07-butterfly-flight-electricity.html

Разработка детекторов для глубоководного нейтринного эксперимента.

Нейтрино - это частицы, которые окружают нас во Вселенной. Они настолько легкие и слабо взаимодействующие, что их масса до сих пор не была точно измерена. Ученые Крис Джексон и Эрик Черч из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL) вместе с международной группой исследователей из 38 стран работают над Глубоководным нейтринным экспериментом (DUNE). Целью этого эксперимента является создание сверхчувствительных детекторов для изучения нейтрино.

DUNE состоит из нейтринной установки с длинной базой, расположенной в Национальной ускорительной лаборатории Ферми (Fermilab) в Батавии, штат Иллинойс. Нейтрино пройдут через ближний детектор, а затем около 800 миль до гораздо более крупного дальнего детектора, расположенного в Сэнфордском подземном исследовательском центре в Южной Дакоте. Дальний детектор DUNE состоит из четырех модулей, каждый из которых вмещает около 70 000 тонн жидкого аргона.

Джексон и Черч разработали новый детектор под названием SLoMo (подземный низкофоновый модуль Сэнфорда), который предлагает улучшенные возможности по обнаружению нейтрино. SLoMo имеет дополнительную защиту от радиоактивного фона и улучшенную систему обнаружения света, что делает его более мощным по сравнению с предыдущими модулями DUNE. Это позволяет исследователям изучать не только нейтрино, созданные в Фермилабе, но и нейтрино, испускаемые другими источниками, такими как сверхновые взрывы и Солнце.

Важным аспектом исследования SLoMo было привлечение Сильвии Мансон, учителя физики, которая участвовала в программе стажировок STAR (STEM Teacher and Research) через PNNL. Мансон помогла Джексону и Черчу провести симуляции для тестирования SLoMo и внесла свой вклад в публикацию в Journal of Physics G. Она также включила элементы своего исследования в свой учебный план и призывает своих учеников-физиков присоединиться к подобным летним исследовательским программам, чтобы начать свое исследовательское путешествие как можно раньше.

Источник: https://phys.org/news/2023-07-detectors-dune.html

Проект AWAKE в ЦЕРН исследует новый способ ускорения частиц.

В ЦЕРН ищут способы, как создать новые, более мощные ускорители частиц, но без необходимости строить огромные электромагнитные трубы.

Основной принцип заключается в использовании плазменного кильватерного поля - типа волны, создаваемой частицами, движущимися через плазму.

AWAKE стремится продемонстрировать преимущества ускорения плазменного кильватерного поля по сравнению с традиционными технологиями, такими как радиочастотные резонаторы. Для этого они внедрили новые прототипы и подходы к источникам плазмы.

https://telegra.ph/Proekt-AWAKE-v-CERN-issleduet-novyj-sposob-uskoreniya-chastic-07-28

Учёные обнаружили новый сверхпроводник, устойчивый к магнитным полям

Новые исследования в области сверхпроводимости привлекают все большее внимание, и недавно ученые добились значительного прорыва в этой области. Они успешно вырастили высококачественные тонкие пленки из сверхпроводящего материала, известного как танталат калия (KTaO3). Этот материал обладает уникальными свойствами, так как сохраняет свою сверхпроводимость даже при воздействии сильных магнитных полей силой до 25 Тесла.

Ученые использовали метод молекулярно-лучевой эпитаксии, который позволяет выращивать двумерные тонкие пленки материала с высокой точностью. Полученные пленки обладают высоким качеством и минимальным количеством дефектов в молекулярной структуре.

Однако, авторы этого исследования, проведённого на факультете материаловедения и инженерии государственного университета Северной Каролины, отмечают, что еще многое нужно изучить в области сверхпроводимости танталата калия и его возможных применений.

При помощи парафина учёные хотят обезопасить электромобили

Исследователи Инженерного колледжа FAMU-FSU разработали новую конструкцию, которая защищает батареи электромобилей. В их конструкции используются трубки, заполненные парафином, который представляет из себя материал с фазовым переходом. Эти материалы, как правило, используются для хранения, рассеивания тепла, что делает их полезными в защите батареи от перегрева.

Но новый способ предполагает использование таких трубок для защиты от ударов. Они смягчают удар и поглощают тепло, поддерживая безопасную температуру близлежащих батарейных элементов.

Исследовательская группа изучала трубки разной толщины и с разными торцевыми крышками. Они разработали модели, которые прогнозируют их производительность в соответствии с этим параметрами и проверили эти модели с помощью экспериментов. Они обнаружили, что просто трубки с крышками и трубки с парафином, поглощают примерно на 43% и 74% больше энергии соответственно, чем просто пустые трубочки без крышек.

Южнокорейские физики недавно объявили о создании материала LK-99, который, по их утверждениям, обладает сверхпроводимостью при комнатной температуре и атмосферном давлении.

Однако, в научном сообществе появились сомнения и споры, так как ранее никакое утверждение о сверхпроводимости при комнатной температуре не было подтверждено. Важно отметить, что пока нет экспериментальных доказательств, подтверждающих сверхпроводимость LK-99.

Поэтому требуется дополнительное исследование и проверка результатов, чтобы подтвердить или опровергнуть заявления об этом материале.

https://telegra.ph/Pravda-li-chto-obnaruzhili-komnatnyj-sverhprovodnik-07-31

Китайские учёные изобрели фотонный нейроморфный чип на основе материалов с фазовым переходом.

Фотоника - это область науки и технологии, которая использует световые частицы, фотоны, для передачи и обработки информации. В последние годы фотоника стала предметом все большего внимания исследователей, так как она обладает рядом преимуществ перед традиционной электроникой.

Фотонные чипы обладают высокой пропускной способностью, энергоэффективностью и малой задержкой. Это означает, что они способны обрабатывать большое количество информации за короткое время и при этом потреблять меньше энергии. Это делает их идеальными для применения в нейроморфных вычислениях.

Исследователи из Чжэцзянского университета, Вестлейкского университета и Института микроэлектроники Китайской академии наук сделали значительный прорыв в разработке фотонных нейроморфных вычислительных устройств. Они создали 5-битную фотонную память, которая способна к быстрой энергозависимой модуляции и энергонезависимой фотонной сети.

https://telegra.ph/Nejromorfnaya-mikroshema-kotoraya-rabotaet-na-fotonah-08-01

Синтетическое топливо для реактивных двигателей

Компания Greenfield Global, в партнерстве с учеными из Университета Альберты, предпринимает шаги по улучшению экологичности воздушного транспорта. Их совместные исследования по синтезу полностью синтетического реактивного топлива открывают новые перспективы для авиационной отрасли.

Исследовательская статья, подготовленная Greenfield Global и учеными из Университета Альберты, описывает несколько методов очистки, включая синтез Фишера-Тропша. Эти способы переработки не только эффективны, но и гибки, не привязанные к конкретной технологии. Синтез Фишера-Тропша является одним из таких методов, позволяющих получать синтетическое реактивное топливо, неотличимое от топлива на основе нефти и соответствующее требованиям к топливу на основе керосина.

DOI: 10.1002/ese3.1379

Найдена новая уязвимость языковых нейросетей.

Большие языковые модели (LLM) действительно представляют собой мощный инструмент для обработки и генерации текста. Они открывают новые возможности для поиска информации и получения ответов на самые разнообразные запросы. Однако, как и в случае с любой технологией, существуют определенные риски и уязвимости.

Недавние исследования показали, что LLM могут генерировать нежелательный контент с высокой вероятностью успеха. Это вызвало обеспокоенность в сообществе исследователей. Одна из уязвимостей, обнаруженных в LLM, связана с использованием суффиксов, которые увеличивают вероятность получения утвердительных ответов на запросы.

Атака на LLM может быть осуществлена как на открытые, так и на закрытые системы. Исследователи использовали методы жадного поиска и поиска на основе градиента для успешной атаки на чат-бот Meta с открытым исходным кодом. Они обманили LLM, заставив его генерировать нежелательный контент.

Суперконденсаторы из бетона с использованием сажи - это действительно удивительное открытие, которое может иметь значительные последствия для области возобновляемой энергетики. Эти суперконденсаторы предлагают более эффективное хранение электроэнергии по сравнению с традиционными аккумуляторами и другими системами хранения.

Ключевым компонентом этих суперконденсаторов является материал на основе цемента и сажи, обладающий высокой электропроводностью и большой площадью внутренней поверхности. Исследователи достигли этого, добавив сажу в бетонную смесь. Затем материал пропитывается электролитом, который обеспечивает заряженные частицы, накапливающиеся на углеродных структурах. Два электрода, сделанные из этого материала и разделенные изолирующим слоем, образуют суперконденсатор.

https://telegra.ph/Superkondensator-iz-betona-v-stene-Takoe-vozmozhno-08-01

Напоминаю, что Вы можете поддержать наш проект, оформив подписку на наш Бусти!
Подписчикам, среди прочего, доступен закрытый чат, в котором сегодня был опубликован первый новостной выпуск! Для остальных этот выпуск будет доступен завтра.

https://boosty.to/ingenium

Новое открытие, сделанное учеными, может привести к созданию безопасных литий-металлических батарей. Металлический литий очень активный, что приводит к коррозии и коротким замыканиям в аккумуляторах. Однако исследователи разработали метод, который предотвращает коррозию лития и случайно смогли подтвердить теоретическую форму кристаллов лития - ромбический додекаэдр.

Это открытие позволяет предотвратить образование дендритов. Дендриты - это особые структуры, которые могут образовываться на поверхности электродов в аккумуляторах и вызывать короткое замыкание, из-за чего может произойти возгорание или даже взрыв.

Ученые использовали новую технику ускорения процесса осаждения лития, чтобы предотвратить нежелательные химические реакции. В результате исследования, в отсутствие коррозии, литий образовывал крошечные додекаэдры, что соответствует теоретическим предсказаниям.

https://telegra.ph/Uchyonye-hoteli-uluchshit-akkumulyatory-a-podtverdili-formu-kristallov-litiya-08-03

​Новые протонпроводящие мембраны для автомобильных топливных элементов

У автомобильных топливных элементов существует проблема с долговечностью и ионной проводимостью протонпроводящих мембран: это две характеристики взаимоисключающие. Однако ученые из Японии под руководством профессора Кендзи Миятаке из Университета Васэда и Университета Яманаси разработали новые протон-проводящие мембраны, которые потенциально могут решить эту проблему.

Исследователи синтезировали протон-проводящие мембраны с использованием частично фторированного ароматического иономера (полимерного материала, состоящего из термопластичных смол, стабилизированных ионными поперечными связями) под названием SPP-TFP-4.0 (SPP: сульфированный полифенилен, TFP: бис(трифторметил)терфенилен). Затем они армировали иономер электроформованными, неткаными и изотропными поливинилиденфторидными (PVDF) нановолокнами с высокой пористостью (78%) или пористым вспененным политетрафторэтиленом (ePTFE). В результате были получены композиционные мембраны SPP–TFP-4.0–PVDF and SPP–TFP-4.0–ePTFE толщиной 14 и 16 мкм соответственно.

Учёные провели множество испытаний и показали, что мембрана, армированная PVDF, превосходит существующие мембраны, такие как Nafion XL, по показателям производительности топливных элементов и химической стабильности при высоких температурах и низкой влажности. Мембрана SPP-TFP-4.0-PVDF продемонстрировала долгий срок службы и высокую стабильность механических свойств при различных уровнях влажности и температурах.
Предложенная армированная протон-проводящая мембрана на основе ароматического полимера соответствует требованиям Министерства энергетики США и может стать перспективной альтернативой для будущих автомобильных топливных элементов.

DOI: 10.1126/sciadv.adg9057

Ученые добились существенного прогресса в изучении кварков - элементарных частиц, которые являются основными строительными блоками протона. Хотя непосредственно увидеть кварки физически невозможно, ученые разработали методы, позволяющие получать информацию о кварках и глюонах внутри протона.

Основной метод, используемый в экспериментах, основан на рассеянии виртуальных фотонов на протонах. Это позволяет получить информацию о распределении кварков и глюонов внутри протона. Особый интерес представляет обобщенное распределение Партона (GPD) протона, которое описывает распределение кварков и глюонов внутри него.

Для анализа данных и решения уравнений квантовой хромодинамики (КХД) ученые применяют метод КХД на решетке. Этот метод позволяет получить отдельные изображения верхних и нижних кварков и вычислить их индивидуальные GPD. Таким образом, ученые смогли получить данные, необходимые для уточнения параметров моделей КХД и решить эти уравнения с высокой точностью.

https://telegra.ph/Uchyonye-smogli-uvidet-kvarki-No-ehto-ne-tochno-08-03

Приятного просмотра!

https://www.youtube.com/watch?v=ceolKV-_xjM

​Крылья бабочек помогли разработать новый способ пассивного охлаждения.

Исследователи в области нанотехнологий нашли вдохновение в крыльях бабочек, чтобы создать новые охлаждающие пленки, которые могут использоваться на зданиях, транспортных средствах и оборудовании. Эти пленки не только снижают температуру объектов, но и сохраняют яркие цветовые свойства.

Одна из особенностей этих пленок заключается в том, что они не поглощают свет, а отражают его. В отличие от традиционных цветных поверхностей, которые в том числе частично поглощают солнечное излучение и нагреваются, эти новые пленки используют наноструктуры, чтобы отразить свет и оставаться прохладными.

Для создания этих пленок исследователи использовали неупорядоченный материал под многослойным материалом из диоксида титана и диоксида алюминия. Затем они поместили эту структуру на слой серебра, который отражает свет и предотвращает его поглощение. Цвет пленки определяется тем, как компоненты ее многослойной структуры отражают свет.

Исследователи провели ряд экспериментов, чтобы проверить эффективность этих пленок. Они поместили синие, желтые и бесцветные пленки на различные поверхности, такие как крыши, автомобили, ткань и мобильные телефоны, и измерили их температуру с помощью термопарных датчиков и инфракрасных камер. Результаты показали, что охлаждающие пленки были заметно холоднее, чем окружающая среда, и способны снизить температуру объектов на 2°C и более.

Это открытие имеет большой потенциал для снижения энергозатрат на охлаждение зданий и транспортных средств. Например, синяя версия этих пленок оказалась на 26°C холоднее, чем традиционная синяя автомобильная краска. Это может привести к значительной экономии энергии и снижению нагрузки на системы кондиционирования воздуха.

DOI: 10.1364/OPTICA.487561

​Создан самый маленький управляемый источник света

Нанокристаллы представляют собой уникальные материалы, которые могут использоваться для создания настройки цвета. Однако для получения разных цветов требуется использовать разные нанокристаллы, и динамическое переключение между цветами до сих пор было невозможно. Недавно группа исследователей из Иерусалимского университета предложила инновационное решение этой проблемы.

Исследователи разработали систему, которая состоит из двух связанных полупроводниковых нанокристаллов, излучающих свет двух разных цветов. Они создали так называемую "искусственную молекулу", которая позволяет быстро и мгновенно переключать цвет. Это достигается путем регулировки относительного излучения каждого центра в молекуле с помощью электрического поля. При изменении полярности поля цветовое излучение мгновенно переключается между двумя цветами.

Это новое открытие имеет огромный потенциал для различных областей, включая дисплеи, освещение и наноразмерные оптоэлектронные устройства. Благодаря возможности точного управления настройкой цвета и сохранению яркости, эта технология может привести к новым разработкам в области высококачественных коммерческих дисплеев с превосходным качеством цвета и энергосберегающими характеристиками.

Кроме того, данная технология может быть использована в биологических и нейробиологических приложениях в качестве инструмента чувствительного измерения поля. Это открывает новые возможности для исследования и диагностики в различных областях медицины и науки.

DOI: 10.1038/s41563-023-01606-0

Литий-металлические аккумуляторы были первыми литиевыми аккумуляторами, но, к сожалению, от них быстро отказались из-за их взрывоопасности. Однако группа ученых из Калифорнийского университета в Сан-Диего и Чикагского университета разработала новый твердотельный электролит LiPON, который может возродить литий-металлические аккумуляторы.

Твердотельные электролиты представляют собой одно из направлений для усовершенствования литиевых аккумуляторов или их замены более надежными и безопасными альтернативами. Эти электролиты представляют собой твердые материалы, которые заменяют жидкий электролит, используемый в традиционных литиевых аккумуляторах. Они обладают рядом преимуществ, таких как повышенная безопасность, стабильность и долговечность.

Одним из основных преимуществ твердотельных литий-металлических батарей является их безопасность. Твердотельные электролиты не подвержены утечкам или возгоранию, что делает их значительно безопаснее для использования. Кроме того, потенциальные твердотельные литий-металлические аккумуляторы обладают высокой энергетической плотностью и могут обеспечивать длительное время работы устройств без необходимости постоянной замены или зарядки.

https://telegra.ph/Istoriya-o-tom-kak-tehnologii-kotorye-pohoronili-voskresayut-blagodarya-svoim-grobovshchikam-I-da-opyat-pro-akkumulyatory-08-04