Нейросетевые языковые модели могут... сжимать картинки и аудио!
Сжатие данных является неотъемлемой частью современного цифрового мира. Без него мы бы столкнулись с огромными затратами на хранение и передачу информации. Благодаря сжатия мы можем легко получать доступ к огромным объемам данных из Интернета, хранить музыку, фотографии и видео на одном устройстве, а также обмениваться файлами без проблем.
Одним из главных преимуществ сжатия данных является повышение цифровой безопасности. Когда мы передаем информацию, сжатие позволяет нам защитить данные от несанкционированного доступа. Это особенно важно при передаче конфиденциальной информации, такой как банковские данные или личные сведения.
Кроме того, сжатие данных играет важную роль в ускорении анализа больших объемов информации. Благодаря сжатию, мы можем сократить время, необходимое для обработки и анализа данных, что позволяет нам получать результаты быстрее и более эффективно.
Исследователи из DeepMind недавно объявили, что обнаружили, что большие языковые модели могут вывести сжатие данных на новый уровень. Их модель Chinchilla 70B (Будем звать её Шиншилла) достигла удивительной степени сжатия, что открывает новые возможности для более эффективного хранения и передачи информации.
Изображения были сжаты до 43,4% от исходного размера, а аудиоданные — до 16,4% от исходного размера. Для сравнения, стандартный алгоритм сжатия изображений PNG сжимает изображения до 58,5% от исходного размера, а компрессоры FLAC уменьшают аудиофайлы до 30,3%.
Результаты были особенно впечатляющими, потому что в отличие от PNG и FLAC, которые были разработаны специально для изображений и аудио, Шиншилла была обучена работать с текстом, а не с другими медиа.
Их исследования также выявили другой взгляд на законы масштабирования, то есть на то, как меняется качество сжатия при изменении размера сжатых данных.
Источник:
Грегуар Делетанг и др., Языковое моделирование — это сжатие (Grégoire Delétang et al, Language Modeling Is Compression), arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2309.10668.
Сжатие данных является неотъемлемой частью современного цифрового мира. Без него мы бы столкнулись с огромными затратами на хранение и передачу информации. Благодаря сжатия мы можем легко получать доступ к огромным объемам данных из Интернета, хранить музыку, фотографии и видео на одном устройстве, а также обмениваться файлами без проблем.
Одним из главных преимуществ сжатия данных является повышение цифровой безопасности. Когда мы передаем информацию, сжатие позволяет нам защитить данные от несанкционированного доступа. Это особенно важно при передаче конфиденциальной информации, такой как банковские данные или личные сведения.
Кроме того, сжатие данных играет важную роль в ускорении анализа больших объемов информации. Благодаря сжатию, мы можем сократить время, необходимое для обработки и анализа данных, что позволяет нам получать результаты быстрее и более эффективно.
Исследователи из DeepMind недавно объявили, что обнаружили, что большие языковые модели могут вывести сжатие данных на новый уровень. Их модель Chinchilla 70B (Будем звать её Шиншилла) достигла удивительной степени сжатия, что открывает новые возможности для более эффективного хранения и передачи информации.
Изображения были сжаты до 43,4% от исходного размера, а аудиоданные — до 16,4% от исходного размера. Для сравнения, стандартный алгоритм сжатия изображений PNG сжимает изображения до 58,5% от исходного размера, а компрессоры FLAC уменьшают аудиофайлы до 30,3%.
Результаты были особенно впечатляющими, потому что в отличие от PNG и FLAC, которые были разработаны специально для изображений и аудио, Шиншилла была обучена работать с текстом, а не с другими медиа.
Их исследования также выявили другой взгляд на законы масштабирования, то есть на то, как меняется качество сжатия при изменении размера сжатых данных.
Источник:
Грегуар Делетанг и др., Языковое моделирование — это сжатие (Grégoire Delétang et al, Language Modeling Is Compression), arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2309.10668.
👍4
Новый подход к 3D-печати стекла: ультрафиолет и низкие температуры
В последние годы 3D-печать добралась уже и до стеклянных изделий. Однако, существовал один ограничивающий фактор - высокая температура, необходимая для печати стеклянных структур. Но теперь команда исследователей из Технологического института Джорджии представила новый метод, использующий ультрафиолет и низкие температуры, чтобы преодолеть эту проблему.
Исследователи разработали процесс, который снижает температуру, необходимую для преобразования печатной полимерной смолы в кварцевое стекло, с 1100°C до всего лишь 220°C. Это значительно упрощает процесс и сокращает время отверждения стекла с 12 часов до всего лишь пяти. Их метод позволяет создавать различные стеклянные структуры, включая крошечные линзы шириной примерно с человеческий волос.
Профессор Х. Джерри Ци, возглавляющий команду исследователей, подчеркнул, что их подход открывает новые возможности для производства керамики в мягких условиях. Керамика, включая кварцевое стекло, является особенно сложным материалом, и этот новый метод позволяет раздвинуть границы и создавать больше керамических изделий.
Одним из потенциальных применений новой технологии является создание медицинских устройств, таких как эндоскопы. Миниатюризация линз позволит улучшить медицинскую визуализацию внутри тела. Кроме того, стеклянные структуры, созданные с помощью 3D-печати, могут использоваться для создания микрофлюидных устройств (очень тонких трубок, если по-простому). Эти устройства, обычно представляющие собой небольшие компьютерные чипы с микроканалами, используются для исследования клеток и биожидкостей в движении.
Одним из основных преимуществ стеклянных чипов перед полимерными заключается в их устойчивости к коррозии, вызываемой химическими веществами или биологическими жидкостями. Это открывает новые возможности для развития микроэлектроники со стеклянными структурами.
Исследователи с нетерпением ожидают возможности, которые предоставит их новый метод. Он не только позволяет создавать стеклянные структуры в более мягких условиях, но и открывает двери для новых инноваций в области медицины и исследований. Будущее 3D-печати стекла выглядит обещающе, и мы можем ожидать еще большего развития этой технологии.
Источник:
Минчжэ Ли и др., Низкотемпературная 3D-печать микроструктур прозрачного кварцевого стекла (Mingzhe Li et al, Low-temperature 3D printing of transparent silica glass microstructures), Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adi2958.
В последние годы 3D-печать добралась уже и до стеклянных изделий. Однако, существовал один ограничивающий фактор - высокая температура, необходимая для печати стеклянных структур. Но теперь команда исследователей из Технологического института Джорджии представила новый метод, использующий ультрафиолет и низкие температуры, чтобы преодолеть эту проблему.
Исследователи разработали процесс, который снижает температуру, необходимую для преобразования печатной полимерной смолы в кварцевое стекло, с 1100°C до всего лишь 220°C. Это значительно упрощает процесс и сокращает время отверждения стекла с 12 часов до всего лишь пяти. Их метод позволяет создавать различные стеклянные структуры, включая крошечные линзы шириной примерно с человеческий волос.
Профессор Х. Джерри Ци, возглавляющий команду исследователей, подчеркнул, что их подход открывает новые возможности для производства керамики в мягких условиях. Керамика, включая кварцевое стекло, является особенно сложным материалом, и этот новый метод позволяет раздвинуть границы и создавать больше керамических изделий.
Одним из потенциальных применений новой технологии является создание медицинских устройств, таких как эндоскопы. Миниатюризация линз позволит улучшить медицинскую визуализацию внутри тела. Кроме того, стеклянные структуры, созданные с помощью 3D-печати, могут использоваться для создания микрофлюидных устройств (очень тонких трубок, если по-простому). Эти устройства, обычно представляющие собой небольшие компьютерные чипы с микроканалами, используются для исследования клеток и биожидкостей в движении.
Одним из основных преимуществ стеклянных чипов перед полимерными заключается в их устойчивости к коррозии, вызываемой химическими веществами или биологическими жидкостями. Это открывает новые возможности для развития микроэлектроники со стеклянными структурами.
Исследователи с нетерпением ожидают возможности, которые предоставит их новый метод. Он не только позволяет создавать стеклянные структуры в более мягких условиях, но и открывает двери для новых инноваций в области медицины и исследований. Будущее 3D-печати стекла выглядит обещающе, и мы можем ожидать еще большего развития этой технологии.
Источник:
Минчжэ Ли и др., Низкотемпературная 3D-печать микроструктур прозрачного кварцевого стекла (Mingzhe Li et al, Low-temperature 3D printing of transparent silica glass microstructures), Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adi2958.
👍3
Создана поверхность, которая не мокнет под водой.
Пауки вида Argyroneta aquatica обладают удивительной способностью жить под водой, несмотря на то, что их легкие могут дышать только атмосферным кислородом. Как им это удается? Ученые обнаружили, что у этих пауков есть миллионы грубых водоотталкивающих волосков, которые удерживают воздух вокруг их тела, создавая своеобразный резервуар кислорода и выступая в качестве барьера между легкими паука и водой. Этот слой воздуха называется пластроном и долгое время ученые пытались использовать его защитные свойства.
Исследователи из Гарвардской школы инженерных и прикладных наук, Института биологической инженерии Висса в Гарварде, Университета Фридриха-Александра Эрланген-Нюрнберга в Германии и Университета Аалто в Финляндии смогли разработать супергидрофобную поверхность с устойчивым пластроном, который может сохраняться под водой в течение месяцев. Это открыло новые возможности в области биомедицины и промышленности, так как такие поверхности могут предотвращать коррозию, рост бактерий, прилипание морских организмов и химическое загрязнение.
Одной из основных проблем при создании стабильных подводных супергидрофобных поверхностей было то, что для формирования пластрона требовалась шероховатая поверхность, подобная волоскам Argyroneta aquatica. Однако такая поверхность была механически нестабильной и чувствительной к изменениям температуры, давления и дефектам.
Исследователи смогли преодолеть эту проблему, разработав новый подход. Они создали поверхность с наноструктурированными материалами, которые имитируют шероховатость волосков паука. Эти наноструктуры обеспечивают стабильность пластрона и позволяют поверхности оставаться сухой под водой в течение длительного времени.
Эти результаты в создании стабильных подводных супергидрофобных поверхностей могут иметь огромное значение для различных областей. В биомедицине, такие поверхности могут использоваться для создания имплантатов, которые не будут прилипать к тканям и не вызовут воспалительных реакций. В промышленности, они могут применяться для защиты от коррозии и загрязнения различных поверхностей, таких как судовые корпуса или оборудование, находящееся под водой.
Источник:
Александр Б. Теслер и др., Долгосрочная стабильность аэрофильных металлических поверхностей под водой (Alexander B. Tesler et al, Long-term stability of aerophilic metallic surfaces underwater), Nature Materials (2023). DOI: 10.1038/s41563-023-01670-6
Пауки вида Argyroneta aquatica обладают удивительной способностью жить под водой, несмотря на то, что их легкие могут дышать только атмосферным кислородом. Как им это удается? Ученые обнаружили, что у этих пауков есть миллионы грубых водоотталкивающих волосков, которые удерживают воздух вокруг их тела, создавая своеобразный резервуар кислорода и выступая в качестве барьера между легкими паука и водой. Этот слой воздуха называется пластроном и долгое время ученые пытались использовать его защитные свойства.
Исследователи из Гарвардской школы инженерных и прикладных наук, Института биологической инженерии Висса в Гарварде, Университета Фридриха-Александра Эрланген-Нюрнберга в Германии и Университета Аалто в Финляндии смогли разработать супергидрофобную поверхность с устойчивым пластроном, который может сохраняться под водой в течение месяцев. Это открыло новые возможности в области биомедицины и промышленности, так как такие поверхности могут предотвращать коррозию, рост бактерий, прилипание морских организмов и химическое загрязнение.
Одной из основных проблем при создании стабильных подводных супергидрофобных поверхностей было то, что для формирования пластрона требовалась шероховатая поверхность, подобная волоскам Argyroneta aquatica. Однако такая поверхность была механически нестабильной и чувствительной к изменениям температуры, давления и дефектам.
Исследователи смогли преодолеть эту проблему, разработав новый подход. Они создали поверхность с наноструктурированными материалами, которые имитируют шероховатость волосков паука. Эти наноструктуры обеспечивают стабильность пластрона и позволяют поверхности оставаться сухой под водой в течение длительного времени.
Эти результаты в создании стабильных подводных супергидрофобных поверхностей могут иметь огромное значение для различных областей. В биомедицине, такие поверхности могут использоваться для создания имплантатов, которые не будут прилипать к тканям и не вызовут воспалительных реакций. В промышленности, они могут применяться для защиты от коррозии и загрязнения различных поверхностей, таких как судовые корпуса или оборудование, находящееся под водой.
Источник:
Александр Б. Теслер и др., Долгосрочная стабильность аэрофильных металлических поверхностей под водой (Alexander B. Tesler et al, Long-term stability of aerophilic metallic surfaces underwater), Nature Materials (2023). DOI: 10.1038/s41563-023-01670-6
👍5🔥2
Насекомые-киборги.
Насекомые-киборги представляют собой удивительную научно-техническую разработку, которая открывает новые перспективы в области мобильных и эффективных устройств. Эти гибридные роботы-насекомые используют электрические стимулы для управления движением, и исследователи смогли добиться значительного прогресса в этой области. Однако, прежде чем эта технология станет широко применяемой, необходимо решить некоторые сложности, связанные с различиями в нервной и мышечной системах разных видов насекомых.
Недавнее исследование, проведенное международной группой ученых и опубликованное в журнале eLife, сфокусировалось на изучении взаимосвязи между электрической стимуляцией мышц ног палочников и результирующим крутящим моментом, который обеспечивает движение ноги. Исследователи сосредоточились на трех ключевых мышцах, отвечающих за различные аспекты движения насекомых.
В ходе экспериментов, проведенных в лаборатории профессоров Фолькера Дюрра и Йозефа Шмитца в Университете Билефельда, тела палочников были закреплены, а одна из трех мышц ног была стимулирована электрическими импульсами для воссоздания ходьбы. Результаты экспериментов позволили ученым создать модель, способную предсказывать крутящий момент, порождаемый различными схемами электрической стимуляции мышц. Они также обнаружили линейную зависимость между продолжительностью стимуляции и создаваемым крутящим моментом, что означает возможность предсказания силы, просто анализируя длительность электрического импульса.
Эти открытия имеют важное значение для усовершенствования двигательного управления насекомыми-киборгами. Используя всего лишь несколько измерений, ученые смогут адаптировать стимуляцию для каждого отдельного насекомого, что повысит эффективность и точность движений роботов. Такие улучшения могут привести к разработке более эффективных и гибких роботов-насекомых, которые могут использоваться в различных областях, включая поисково-спасательные операции, исследования и даже в медицине.
Источник:
Дай Оваки и др., Иерархическая модель внешнего электрического управления насекомым с учетом индивидуальных изменений свойств мышечной силы (Dai Owaki et al, A hierarchical model for external electrical control of an insect, accounting for inter-individual variation of muscle force properties), eLife (2023). DOI: 10.7554/eLife.85275
Насекомые-киборги представляют собой удивительную научно-техническую разработку, которая открывает новые перспективы в области мобильных и эффективных устройств. Эти гибридные роботы-насекомые используют электрические стимулы для управления движением, и исследователи смогли добиться значительного прогресса в этой области. Однако, прежде чем эта технология станет широко применяемой, необходимо решить некоторые сложности, связанные с различиями в нервной и мышечной системах разных видов насекомых.
Недавнее исследование, проведенное международной группой ученых и опубликованное в журнале eLife, сфокусировалось на изучении взаимосвязи между электрической стимуляцией мышц ног палочников и результирующим крутящим моментом, который обеспечивает движение ноги. Исследователи сосредоточились на трех ключевых мышцах, отвечающих за различные аспекты движения насекомых.
В ходе экспериментов, проведенных в лаборатории профессоров Фолькера Дюрра и Йозефа Шмитца в Университете Билефельда, тела палочников были закреплены, а одна из трех мышц ног была стимулирована электрическими импульсами для воссоздания ходьбы. Результаты экспериментов позволили ученым создать модель, способную предсказывать крутящий момент, порождаемый различными схемами электрической стимуляции мышц. Они также обнаружили линейную зависимость между продолжительностью стимуляции и создаваемым крутящим моментом, что означает возможность предсказания силы, просто анализируя длительность электрического импульса.
Эти открытия имеют важное значение для усовершенствования двигательного управления насекомыми-киборгами. Используя всего лишь несколько измерений, ученые смогут адаптировать стимуляцию для каждого отдельного насекомого, что повысит эффективность и точность движений роботов. Такие улучшения могут привести к разработке более эффективных и гибких роботов-насекомых, которые могут использоваться в различных областях, включая поисково-спасательные операции, исследования и даже в медицине.
Источник:
Дай Оваки и др., Иерархическая модель внешнего электрического управления насекомым с учетом индивидуальных изменений свойств мышечной силы (Dai Owaki et al, A hierarchical model for external electrical control of an insect, accounting for inter-individual variation of muscle force properties), eLife (2023). DOI: 10.7554/eLife.85275
👍5
Учёные хотят наделить ИИ эмоциями через искусственный орган вкуса
Искусственный интеллект (ИИ) является одной из наиболее обсуждаемых и развивающихся областей в настоящее время. Его потенциал и возможности вызывают все большой интерес у исследователей и разработчиков.
Однако, до сих пор системы ИИ не учитывают психологическую сторону нашего человеческого интеллекта, включая эмоциональный интеллект. Исследователи стремятся внедрить эмоциональную составляющую в ИИ через создание у него ощущения вкуса, чтобы он мог лучше понимать и воспроизводить наши привычки питания. Процесс дегустации, определяющий наши предпочтения в пище, является примером эмоционального интеллекта и взаимодействия физиологических и психологических аспектов нашего организма.
Одно из ключевых отличий между голодом и вкусовыми предпочтениями заключается в том, что голод является физиологической потребностью, а вкусовые предпочтения основаны на наших эмоциональных реакциях. Иногда мы можем съесть то, что нам нравится, даже когда не голодны. Например, после плотного обеда мы можем соблазниться кусочком шоколадного торта. Это свидетельствует о том, что наши эмоции и предпочтения влияют на наше пищевое поведение.
Хотя остается много вопросов относительно нейронных цепей и механизмов, ответственных за восприятие голода и контроль аппетита, исследования в области визуализации мозга предоставляют все больше информации о том, как эти процессы работают в отношении вкуса. Вкусовые рецепторы в нашем языке преобразуют химические вещества в сигналы, которые передаются в мозг, и влияют на наши предпочтения и реакции на пищу.
Команда исследователей из штата Пенсильвания работает над разработкой нового электронного языка, который имитирует влияние вкуса на наши пищевые предпочтения. Их цель заключается в создании ИИ, который способен обрабатывать информацию, как человек, учитывая наши потребности и желания. Это может стать значительным шагом вперед в развитии ИИ, так как человеческое поведение является сложным взаимодействием между физиологическими потребностями и психологическими побуждениями.
Исследователи разработали упрощенную биомиметическую версию этого процесса, включающую электронный «язык» и электронную «вкусовую кору», изготовленные из двумерных материалов, то есть материалов толщиной от одного до нескольких атомов.
Искусственные вкусовые рецепторы состоят из крошечных электронных датчиков на основе графена, называемых хемитранзисторами, которые могут обнаруживать газы или химические молекулы. В другой части схемы используются мемтранзисторы — транзисторы, запоминающие прошлые сигналы, изготовленные из дисульфида молибдена. Это позволило исследователям создать «электронную вкусовую кору», которая соединяет физиологический «нейрон голода», психологический «нейрон аппетита» и «цепь питания».
Развитие электронного языка, способного имитировать влияние вкуса на наше пищевое поведение, представляет собой потенциально важный шаг в развитии ИИ. Если искусственный интеллект сможет учитывать и понимать наши эмоциональные реакции на пищу, он сможет предлагать нам более персонализированные и соответствующие нашим предпочтениям продукты и блюда.
В итоге, разработка ИИ, способного учитывать и воспроизводить наши вкусовые предпочтения и эмоциональные реакции на пищу, может привести к созданию новых инновационных продуктов и услуг, а также улучшить наше пищевое поведение и здоровье.
Источник:
Субир Гош и др., Полностью двухмерная био-вкусовая схема для имитации физиологии и психологии пищевого поведения (Subir Ghosh et al, An all 2D bio-inspired gustatory circuit for mimicking physiology and psychology of feeding behavior), Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-41046-7
Искусственный интеллект (ИИ) является одной из наиболее обсуждаемых и развивающихся областей в настоящее время. Его потенциал и возможности вызывают все большой интерес у исследователей и разработчиков.
Однако, до сих пор системы ИИ не учитывают психологическую сторону нашего человеческого интеллекта, включая эмоциональный интеллект. Исследователи стремятся внедрить эмоциональную составляющую в ИИ через создание у него ощущения вкуса, чтобы он мог лучше понимать и воспроизводить наши привычки питания. Процесс дегустации, определяющий наши предпочтения в пище, является примером эмоционального интеллекта и взаимодействия физиологических и психологических аспектов нашего организма.
Одно из ключевых отличий между голодом и вкусовыми предпочтениями заключается в том, что голод является физиологической потребностью, а вкусовые предпочтения основаны на наших эмоциональных реакциях. Иногда мы можем съесть то, что нам нравится, даже когда не голодны. Например, после плотного обеда мы можем соблазниться кусочком шоколадного торта. Это свидетельствует о том, что наши эмоции и предпочтения влияют на наше пищевое поведение.
Хотя остается много вопросов относительно нейронных цепей и механизмов, ответственных за восприятие голода и контроль аппетита, исследования в области визуализации мозга предоставляют все больше информации о том, как эти процессы работают в отношении вкуса. Вкусовые рецепторы в нашем языке преобразуют химические вещества в сигналы, которые передаются в мозг, и влияют на наши предпочтения и реакции на пищу.
Команда исследователей из штата Пенсильвания работает над разработкой нового электронного языка, который имитирует влияние вкуса на наши пищевые предпочтения. Их цель заключается в создании ИИ, который способен обрабатывать информацию, как человек, учитывая наши потребности и желания. Это может стать значительным шагом вперед в развитии ИИ, так как человеческое поведение является сложным взаимодействием между физиологическими потребностями и психологическими побуждениями.
Исследователи разработали упрощенную биомиметическую версию этого процесса, включающую электронный «язык» и электронную «вкусовую кору», изготовленные из двумерных материалов, то есть материалов толщиной от одного до нескольких атомов.
Искусственные вкусовые рецепторы состоят из крошечных электронных датчиков на основе графена, называемых хемитранзисторами, которые могут обнаруживать газы или химические молекулы. В другой части схемы используются мемтранзисторы — транзисторы, запоминающие прошлые сигналы, изготовленные из дисульфида молибдена. Это позволило исследователям создать «электронную вкусовую кору», которая соединяет физиологический «нейрон голода», психологический «нейрон аппетита» и «цепь питания».
Развитие электронного языка, способного имитировать влияние вкуса на наше пищевое поведение, представляет собой потенциально важный шаг в развитии ИИ. Если искусственный интеллект сможет учитывать и понимать наши эмоциональные реакции на пищу, он сможет предлагать нам более персонализированные и соответствующие нашим предпочтениям продукты и блюда.
В итоге, разработка ИИ, способного учитывать и воспроизводить наши вкусовые предпочтения и эмоциональные реакции на пищу, может привести к созданию новых инновационных продуктов и услуг, а также улучшить наше пищевое поведение и здоровье.
Источник:
Субир Гош и др., Полностью двухмерная био-вкусовая схема для имитации физиологии и психологии пищевого поведения (Subir Ghosh et al, An all 2D bio-inspired gustatory circuit for mimicking physiology and psychology of feeding behavior), Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-41046-7
👍4
Замена пластмасс биополимерами.
В рамках проекта COOPERATE, исследователи из Института структурной долговечности и надежности систем Фраунгофера (LBF) работают с промышленными и исследовательскими партнерами над заменой традиционных пластиков на основе ископаемого топлива на биологические альтернативы. Это позволит снизить выбросы CO2 и сделать компоненты транспортных средств и промышленного оборудования более устойчивыми.
Одним из основных аспектов проекта является разработка биополимеров, армированных волокнами, которые производятся из возобновляемых источников, таких как побочные продукты сельского хозяйства. Это позволяет снизить потребность в ископаемых топливах и сделать процесс производства более экологичным.
Кроме того, исследователи также разрабатывают методы, которые позволяют более экономично использовать материалы и улучшать дизайн продукта с точки зрения оценки жизненного цикла и устойчивости. Это важно для достижения цели по снижению содержания CO2 в компонентах транспортных средств и промышленном оборудовании до 50%.
Промышленность стремится сократить выбросы CO2 вдвое к 2030 году, и использование легких компонентов из пластика может сыграть значительную роль в достижении этой цели. Легкие конструкции позволяют сэкономить множество тонн CO2 ежегодно.
Проект COOPERATE фокусируется на разработке легких компонентов транспортных средств, которые должны выдерживать высокие механические и динамические нагрузки. Это включает несущие пластиковые компоненты, такие как опоры двигателя и соединительные тяги, которые являются важной частью шасси.
Снижение потребности в ископаемых топливах и переход к биологическим альтернативам пластика - важный шаг в направлении устойчивого будущего. Проект COOPERATE демонстрирует, что совместные усилия промышленности и исследовательского сообщества могут привести к инновационным решениям, способным снизить выбросы CO2 и создать более устойчивые материалы для будущих поколений.
В рамках проекта COOPERATE, исследователи из Института структурной долговечности и надежности систем Фраунгофера (LBF) работают с промышленными и исследовательскими партнерами над заменой традиционных пластиков на основе ископаемого топлива на биологические альтернативы. Это позволит снизить выбросы CO2 и сделать компоненты транспортных средств и промышленного оборудования более устойчивыми.
Одним из основных аспектов проекта является разработка биополимеров, армированных волокнами, которые производятся из возобновляемых источников, таких как побочные продукты сельского хозяйства. Это позволяет снизить потребность в ископаемых топливах и сделать процесс производства более экологичным.
Кроме того, исследователи также разрабатывают методы, которые позволяют более экономично использовать материалы и улучшать дизайн продукта с точки зрения оценки жизненного цикла и устойчивости. Это важно для достижения цели по снижению содержания CO2 в компонентах транспортных средств и промышленном оборудовании до 50%.
Промышленность стремится сократить выбросы CO2 вдвое к 2030 году, и использование легких компонентов из пластика может сыграть значительную роль в достижении этой цели. Легкие конструкции позволяют сэкономить множество тонн CO2 ежегодно.
Проект COOPERATE фокусируется на разработке легких компонентов транспортных средств, которые должны выдерживать высокие механические и динамические нагрузки. Это включает несущие пластиковые компоненты, такие как опоры двигателя и соединительные тяги, которые являются важной частью шасси.
Снижение потребности в ископаемых топливах и переход к биологическим альтернативам пластика - важный шаг в направлении устойчивого будущего. Проект COOPERATE демонстрирует, что совместные усилия промышленности и исследовательского сообщества могут привести к инновационным решениям, способным снизить выбросы CO2 и создать более устойчивые материалы для будущих поколений.
👍3
Создание технологии производства массивов микролинз, как у глез стрекозы.
Новая статья, опубликованная в журнале Light: Advanced Manufacturing, представляет уникальную технологию производства 3D-матриц микролинз (MLA), разработанную группой ученых из Университета Цзилинь под руководством профессора Ци-Дай Чена. Вдохновением для исследователей послужили сложные глаза стрекозы, состоящие из тысяч крошечных линз, которые позволяют насекомому видеть широкое поле зрения.
MLA представляют собой микроразмерные функциональные элементы, которые имеют потенциал широкого применения в различных областях, таких как параллельное микропроизводство, биомиметика, формирование луча, 3D-изображения и 3D-отображение. Для производства MLA существует множество методов, но большинство из них неэффективны и неспособны с высокой точностью создавать трехмерные поверхности.
В качестве альтернативы, MLA в основном изготавливаются из мягких материалов и могут быть преобразованы из 2D-моделей в 3D-конфигурации посредством механической деформации. Однако, существуют проблемы с использованием локального влажного травления с применением фемтосекундного лазера (fs-LEWE) для производства массивов микровогнутых линз (MCLA) в больших масштабах. Одна из проблем заключается в ограниченной эффективности производства, поскольку процесс обычно выполняется импульс за импульсом. Другая проблема связана с сложностью и требовательностью процесса для изогнутых подложек, где требуется тщательное программирование топологии поверхности.
Параллельная обработка может значительно повысить эффективность fs-LEWE, но до сих пор остается проблемой параллельная пространственная обработка внутри объемных материалов или на изогнутых поверхностях.
Исследователи работают над решением этих проблем и делают fs-LEWE более эффективным и универсальным методом изготовления MCLA. Это может привести к разработке новых оптических устройств с улучшенными характеристиками и возможностями применения.
Был разработан новый метод изготовления 3D MLA. В этом методе используется 3D-лазер для абляции изогнутой поверхности с последующим травлением в кислоте. Этот метод позволяет создавать высококачественные массивы вогнутых 3D-линз, которые можно использовать для создания мягких сложных глаз. Восстановление изображений с использованием алгоритма глубокого обучения может еще больше улучшить качество изображения .
Пространственный модулятор света (SLM) представляет собой элемент фазовой дифракционной оптики, который может модулировать фазу лазерного луча для получения произвольного распределения. Это дает возможность создавать сложные 3D-модели с высокой точностью.
Новый метод исследовательской группы называется голографической технологией мокрого травления с использованием фс-лазера. Первым шагом в этом процессе является создание большой одинарной вогнутой линзы на изогнутой подложке. Это делается путем фокусировки лазерного луча на подложку через объектив.
Лазерный луч создает в подложке небольшие углубления, постепенно приобретающие сферический профиль во время мокрого травления. Следующим шагом является использование SLM для создания трехмерного распределенного массива фокусных точек . Этот массив ориентирован на подложку , создавая трехмерный массив центров травления. Затем они вытравливаются в микролинзы, которые перекрываются, образуя плотно упакованную и изогнутую MCLA.
Источник:
Лэй Ван и др., Голографическое лазерное изготовление трехмерных искусственных сложных микроглаз (Lei Wang et al, Holographic laser fabrication of 3D artificial compound μ-eyes), Light: Advanced Manufacturing (2023). DOI: 10.37188/lam.2023.026
Новая статья, опубликованная в журнале Light: Advanced Manufacturing, представляет уникальную технологию производства 3D-матриц микролинз (MLA), разработанную группой ученых из Университета Цзилинь под руководством профессора Ци-Дай Чена. Вдохновением для исследователей послужили сложные глаза стрекозы, состоящие из тысяч крошечных линз, которые позволяют насекомому видеть широкое поле зрения.
MLA представляют собой микроразмерные функциональные элементы, которые имеют потенциал широкого применения в различных областях, таких как параллельное микропроизводство, биомиметика, формирование луча, 3D-изображения и 3D-отображение. Для производства MLA существует множество методов, но большинство из них неэффективны и неспособны с высокой точностью создавать трехмерные поверхности.
В качестве альтернативы, MLA в основном изготавливаются из мягких материалов и могут быть преобразованы из 2D-моделей в 3D-конфигурации посредством механической деформации. Однако, существуют проблемы с использованием локального влажного травления с применением фемтосекундного лазера (fs-LEWE) для производства массивов микровогнутых линз (MCLA) в больших масштабах. Одна из проблем заключается в ограниченной эффективности производства, поскольку процесс обычно выполняется импульс за импульсом. Другая проблема связана с сложностью и требовательностью процесса для изогнутых подложек, где требуется тщательное программирование топологии поверхности.
Параллельная обработка может значительно повысить эффективность fs-LEWE, но до сих пор остается проблемой параллельная пространственная обработка внутри объемных материалов или на изогнутых поверхностях.
Исследователи работают над решением этих проблем и делают fs-LEWE более эффективным и универсальным методом изготовления MCLA. Это может привести к разработке новых оптических устройств с улучшенными характеристиками и возможностями применения.
Был разработан новый метод изготовления 3D MLA. В этом методе используется 3D-лазер для абляции изогнутой поверхности с последующим травлением в кислоте. Этот метод позволяет создавать высококачественные массивы вогнутых 3D-линз, которые можно использовать для создания мягких сложных глаз. Восстановление изображений с использованием алгоритма глубокого обучения может еще больше улучшить качество изображения .
Пространственный модулятор света (SLM) представляет собой элемент фазовой дифракционной оптики, который может модулировать фазу лазерного луча для получения произвольного распределения. Это дает возможность создавать сложные 3D-модели с высокой точностью.
Новый метод исследовательской группы называется голографической технологией мокрого травления с использованием фс-лазера. Первым шагом в этом процессе является создание большой одинарной вогнутой линзы на изогнутой подложке. Это делается путем фокусировки лазерного луча на подложку через объектив.
Лазерный луч создает в подложке небольшие углубления, постепенно приобретающие сферический профиль во время мокрого травления. Следующим шагом является использование SLM для создания трехмерного распределенного массива фокусных точек . Этот массив ориентирован на подложку , создавая трехмерный массив центров травления. Затем они вытравливаются в микролинзы, которые перекрываются, образуя плотно упакованную и изогнутую MCLA.
Источник:
Лэй Ван и др., Голографическое лазерное изготовление трехмерных искусственных сложных микроглаз (Lei Wang et al, Holographic laser fabrication of 3D artificial compound μ-eyes), Light: Advanced Manufacturing (2023). DOI: 10.37188/lam.2023.026
👍4
Учёные заглянули внутрь молекулы аммиака при помощи сверхбыстрой электронной камеры.
Ученые из Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики и Стэнфордского университета совершили прорыв в исследовании движения атомов водорода в молекулах аммиака. Используя метод дифракции сверхбыстрых электронов (UED), они смогли зафиксировать быстрое движение атомов водорода. Этот эксперимент оказался первым успешным, поскольку ранее никому не удавалось точно отследить атомы водорода с помощью дифракции электронов.
Опубликованные результаты в журнале Physical Review Letters основываются на использовании высокоэнергетических мегаэлектронвольт (МэВ) электронов для изучения атомов водорода и переноса протона. Перенос протонов играет важную роль в биологических и химических реакциях, таких как катализ биохимических процессов ферментами и работа протонных насосов в митохондриях - энергетических центрах клеток. Поэтому понимание структуры переноса протонов во время этих реакций имеет большое значение.
Однако перенос протонов происходит настолько быстро - всего несколько фемтосекунд (одна миллионная одной миллиардной секунды), что его очень сложно зафиксировать в действии. Одно из возможных решений - использование рентгеновских лучей для облучения молекулы и анализа рассеянных лучей, чтобы получить информацию о развитии структуры молекулы. Однако рентгеновские лучи взаимодействуют только с электронами, а не с атомными ядрами, что делает этот метод менее чувствительным.
Для получения более точных ответов исследователи под руководством Томаса Вольфа из SLAC использовали сверхбыструю камеру для дифракции электронов MeV-UED. Они провели эксперимент с газообразным аммиаком, в котором три атома водорода связаны с атомом азота. Сначала аммиак был подвергнут ультрафиолетовому облучению, что привело к диссоциации одной из связей водород-азот. Затем через образовавшуюся структуру был пропущен луч электронов.
Источник:
Элио Г. Шампенуа и др., Фемтосекундная электронная и водородная структурная динамика в аммиаке, полученная с помощью дифракции сверхбыстрых электронов (Elio G. Champenois et al, Femtosecond Electronic and Hydrogen Structural Dynamics in Ammonia Imaged with Ultrafast Electron Diffraction), Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.143001.
Ученые из Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики и Стэнфордского университета совершили прорыв в исследовании движения атомов водорода в молекулах аммиака. Используя метод дифракции сверхбыстрых электронов (UED), они смогли зафиксировать быстрое движение атомов водорода. Этот эксперимент оказался первым успешным, поскольку ранее никому не удавалось точно отследить атомы водорода с помощью дифракции электронов.
Опубликованные результаты в журнале Physical Review Letters основываются на использовании высокоэнергетических мегаэлектронвольт (МэВ) электронов для изучения атомов водорода и переноса протона. Перенос протонов играет важную роль в биологических и химических реакциях, таких как катализ биохимических процессов ферментами и работа протонных насосов в митохондриях - энергетических центрах клеток. Поэтому понимание структуры переноса протонов во время этих реакций имеет большое значение.
Однако перенос протонов происходит настолько быстро - всего несколько фемтосекунд (одна миллионная одной миллиардной секунды), что его очень сложно зафиксировать в действии. Одно из возможных решений - использование рентгеновских лучей для облучения молекулы и анализа рассеянных лучей, чтобы получить информацию о развитии структуры молекулы. Однако рентгеновские лучи взаимодействуют только с электронами, а не с атомными ядрами, что делает этот метод менее чувствительным.
Для получения более точных ответов исследователи под руководством Томаса Вольфа из SLAC использовали сверхбыструю камеру для дифракции электронов MeV-UED. Они провели эксперимент с газообразным аммиаком, в котором три атома водорода связаны с атомом азота. Сначала аммиак был подвергнут ультрафиолетовому облучению, что привело к диссоциации одной из связей водород-азот. Затем через образовавшуюся структуру был пропущен луч электронов.
Источник:
Элио Г. Шампенуа и др., Фемтосекундная электронная и водородная структурная динамика в аммиаке, полученная с помощью дифракции сверхбыстрых электронов (Elio G. Champenois et al, Femtosecond Electronic and Hydrogen Structural Dynamics in Ammonia Imaged with Ultrafast Electron Diffraction), Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.143001.
👍2🔥2
Мягкие роботизированные захваты для подъёма тяжёлых грузов
Роботические системы играют все более важную роль в нашей повседневной жизни, и с каждым днем требования к их функциональности и безопасности становятся все выше. Особенно важно иметь надежные и гибкие захваты, которые способны обращаться с различными типами предметов, включая хрупкие и тяжелые. Исследователи из Корейского передового института науки и технологий (KAIST) и Научно-исследовательского центра интеллектуальной робототехники (KIST) представили новый прорыв в области мягких роботизированных захватов, которые могут поднимать предметы весом более 100 кг с использованием всего 130 граммов материала.
В отличие от традиционных жестких захватов, мягкие роботизированные захваты используют мягкие и гибкие материалы, такие как ткань, бумага и силикон. Эти материалы позволяют роботическим захватам эмулировать движения и функции человеческой руки, обеспечивая безопасность и точность при захвате и освобождении объектов.
Однако, до сих пор, мягкие роботизированные захваты имели ограниченную грузоподъемность и недостаточную устойчивость захвата. Поэтому команда ученых из KAIST и KIST разработала новую структуру захвата, вдохновленную текстилем. Они применили технику ткачества, которая предполагает плотное переплетение отдельных нитей для создания прочной ткани. Эта техника использовалась веками при производстве одежды, сумок и промышленного текстиля.
В исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications, ученые использовали тонкий ПЭТ-пластик для создания плетеной структуры захвата. Полученный мягкий роботизированный захват весит всего 130 грамм и способен удерживать предметы весом более 100 кг. В сравнении с обычными захватами того же веса, которые могут поднять не более 20 кг, новое решение показывает впечатляющую грузоподъемность.
Этот новый прорыв в области мягких роботизированных захватов имеет широкий потенциал применения. Бытовые роботы, которые обрабатывают хрупкие предметы, такие как яйца или стеклянные изделия, смогут эффективно и безопасно выполнять свои задачи благодаря гибким захватам. Кроме того, логистические роботы, которым необходимо переносить различные типы предметов, смогут справиться с грузами большего веса, увеличивая производительность и эффективность работы.
Источник:
Кёнджи Кан и др., Ухватывание динамического плетения с запутанными замкнутыми петлями (Gyeongji Kang et al, Grasping through dynamic weaving with entangled closed loops), Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-40358-y
Роботические системы играют все более важную роль в нашей повседневной жизни, и с каждым днем требования к их функциональности и безопасности становятся все выше. Особенно важно иметь надежные и гибкие захваты, которые способны обращаться с различными типами предметов, включая хрупкие и тяжелые. Исследователи из Корейского передового института науки и технологий (KAIST) и Научно-исследовательского центра интеллектуальной робототехники (KIST) представили новый прорыв в области мягких роботизированных захватов, которые могут поднимать предметы весом более 100 кг с использованием всего 130 граммов материала.
В отличие от традиционных жестких захватов, мягкие роботизированные захваты используют мягкие и гибкие материалы, такие как ткань, бумага и силикон. Эти материалы позволяют роботическим захватам эмулировать движения и функции человеческой руки, обеспечивая безопасность и точность при захвате и освобождении объектов.
Однако, до сих пор, мягкие роботизированные захваты имели ограниченную грузоподъемность и недостаточную устойчивость захвата. Поэтому команда ученых из KAIST и KIST разработала новую структуру захвата, вдохновленную текстилем. Они применили технику ткачества, которая предполагает плотное переплетение отдельных нитей для создания прочной ткани. Эта техника использовалась веками при производстве одежды, сумок и промышленного текстиля.
В исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications, ученые использовали тонкий ПЭТ-пластик для создания плетеной структуры захвата. Полученный мягкий роботизированный захват весит всего 130 грамм и способен удерживать предметы весом более 100 кг. В сравнении с обычными захватами того же веса, которые могут поднять не более 20 кг, новое решение показывает впечатляющую грузоподъемность.
Этот новый прорыв в области мягких роботизированных захватов имеет широкий потенциал применения. Бытовые роботы, которые обрабатывают хрупкие предметы, такие как яйца или стеклянные изделия, смогут эффективно и безопасно выполнять свои задачи благодаря гибким захватам. Кроме того, логистические роботы, которым необходимо переносить различные типы предметов, смогут справиться с грузами большего веса, увеличивая производительность и эффективность работы.
Источник:
Кёнджи Кан и др., Ухватывание динамического плетения с запутанными замкнутыми петлями (Gyeongji Kang et al, Grasping through dynamic weaving with entangled closed loops), Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-40358-y
👍2
Новая технология доступных роборук
Робототехника продолжает продвигаться вперед, создавая все более усовершенствованные роботизированные системы, способные имитировать функции человеческого тела. В этой области особое внимание уделяется разработке роботизированных рук и захватов, которые позволяют роботам манипулировать объектами подобно тому, как это делают люди в повседневной жизни.
Однако, несмотря на значительные достижения, большинство существующих скелетных структур для роботизированных рук имеют сложную конструкцию и требуют высокотехнологичных компонентов, что затрудняет их масштабирование и производство в больших объемах. Исследователи из MIT представили новую роботизированную руку, которая обладает высокой точностью и легко масштабируется благодаря использованию широко распространенных методов производства, таких как 3D-печать и лазерная резка.
Основная особенность этой руки заключается в использовании модульной структуры, состоящей из нескольких строительных блоков, которые можно переставлять для достижения различных движений. Исследователи стремились создать гибкую роботизированную руку, которая не требует сложных и дорогостоящих компонентов. Они хотели достичь высокой степени подвижности, сравнимой с человеческими руками, чтобы робот мог выполнять различные повседневные задачи и манипуляции.
Эта новая концепция создания роботизированных конечностей является свежим подходом в области разработки робототехники. Такая роборука обладает высокой гибкостью и точностью, а также может быть произведена в больших масштабах с использованием доступных технологий. Такой подход открывает новые возможности для применения роботов в различных сферах, включая промышленность, медицину и помощь людям с ограниченными физическими возможностями.
Источник:
Чао Лю и др., Модульная роботизированная рука с высокой чувствительностью, созданная на основе биотехнологий (Chao Liu et al, A Modular Bio-inspired Robotic Hand with High Sensitivity), Международная конференция IEEE по мягкой робототехнике (RoboSoft) 2023 г. (2023 г.). DOI: 10.1109/RoboSoft55895.2023.10121946
Робототехника продолжает продвигаться вперед, создавая все более усовершенствованные роботизированные системы, способные имитировать функции человеческого тела. В этой области особое внимание уделяется разработке роботизированных рук и захватов, которые позволяют роботам манипулировать объектами подобно тому, как это делают люди в повседневной жизни.
Однако, несмотря на значительные достижения, большинство существующих скелетных структур для роботизированных рук имеют сложную конструкцию и требуют высокотехнологичных компонентов, что затрудняет их масштабирование и производство в больших объемах. Исследователи из MIT представили новую роботизированную руку, которая обладает высокой точностью и легко масштабируется благодаря использованию широко распространенных методов производства, таких как 3D-печать и лазерная резка.
Основная особенность этой руки заключается в использовании модульной структуры, состоящей из нескольких строительных блоков, которые можно переставлять для достижения различных движений. Исследователи стремились создать гибкую роботизированную руку, которая не требует сложных и дорогостоящих компонентов. Они хотели достичь высокой степени подвижности, сравнимой с человеческими руками, чтобы робот мог выполнять различные повседневные задачи и манипуляции.
Эта новая концепция создания роботизированных конечностей является свежим подходом в области разработки робототехники. Такая роборука обладает высокой гибкостью и точностью, а также может быть произведена в больших масштабах с использованием доступных технологий. Такой подход открывает новые возможности для применения роботов в различных сферах, включая промышленность, медицину и помощь людям с ограниченными физическими возможностями.
Источник:
Чао Лю и др., Модульная роботизированная рука с высокой чувствительностью, созданная на основе биотехнологий (Chao Liu et al, A Modular Bio-inspired Robotic Hand with High Sensitivity), Международная конференция IEEE по мягкой робототехнике (RoboSoft) 2023 г. (2023 г.). DOI: 10.1109/RoboSoft55895.2023.10121946
👍2
Электролит из вязкого стекла для нового поколения аккумуляторов
Твердотельные батареи являются одной из самых обсуждаемых технологий в области энергетики и электроники. Они потенциально могут заменить современные литиевые аккумуляторы с жидкими и полимерными электролитами, которые всё ещё имеют серьёзный недостаток в виде возможного воспламенения. Исследователи по всему миру стремятся разработать новые материалы и решения, которые могут преодолеть существующие проблемы и ограничения аккумуляторов с твердотельным электролитом, связанные со стабильностью интерфейса и стоимостью производства. Исследование, проведенное группой под руководством профессора Ху Юншэна, может приблизить реализацию твердотельной технологии.
В их исследовании был представлен новый электролит на основе вязкоупругого неорганического стекла под названием VIGLAS. Этот материал имеет потенциал стать ключевым компонентом твердотельных батарей, преодолевая ограничения, связанные с механической и химической стабильностью. Он позволяет достичь высокой плотности энергии, что делает его привлекательным для использования в электромобилях, накопителях энергии и мобильных устройствах.
Одним из основных преимуществ VIGLAS является его способность работать при комнатной температуре, что облегчает процесс производства и эксплуатации. Ранее твердотельные батареи на основе органических полимеров демонстрировали механическую стабильность, но они не обладали необходимой химической стабильностью. VIGLAS же обладает обеими этими характеристиками, что открывает новые возможности для повышения плотности энергии и совместимости с высоковольтными катодами.
Кроме того, важно отметить, что производство твердотельных батарей на основе неорганических сульфидов ранее требовало работы при чрезвычайно высоких давлениях. Это создавало серьезные проблемы для коммерциализации данной технологии. Однако благодаря использованию VIGLAS, эти проблемы могут быть преодолены, что делает производство твердотельных батарей более доступным и экономически эффективным.
Исследование группы профессора Ху Юншэна является важным шагом в развитии технологии твердотельных батарей. Они продемонстрировали возможность превращения хрупких расплавленных солей в вязкоупругие стекла при комнатной температуре. Это открывает новые перспективы для создания более эффективных и стабильных твердотельных батарей, которые могут применяться в различных отраслях, от автомобилей до портативных устройств.
Источ ник:
Тао Дай и др., Неорганические стеклянные электролиты с вязкоупругостью, подобной полимерам (Tao Dai et al, Inorganic glass electrolytes with polymer-like viscoelasticity), Nature Energy (2023). DOI: 10.1038/s41560-023-01356-y
Твердотельные батареи являются одной из самых обсуждаемых технологий в области энергетики и электроники. Они потенциально могут заменить современные литиевые аккумуляторы с жидкими и полимерными электролитами, которые всё ещё имеют серьёзный недостаток в виде возможного воспламенения. Исследователи по всему миру стремятся разработать новые материалы и решения, которые могут преодолеть существующие проблемы и ограничения аккумуляторов с твердотельным электролитом, связанные со стабильностью интерфейса и стоимостью производства. Исследование, проведенное группой под руководством профессора Ху Юншэна, может приблизить реализацию твердотельной технологии.
В их исследовании был представлен новый электролит на основе вязкоупругого неорганического стекла под названием VIGLAS. Этот материал имеет потенциал стать ключевым компонентом твердотельных батарей, преодолевая ограничения, связанные с механической и химической стабильностью. Он позволяет достичь высокой плотности энергии, что делает его привлекательным для использования в электромобилях, накопителях энергии и мобильных устройствах.
Одним из основных преимуществ VIGLAS является его способность работать при комнатной температуре, что облегчает процесс производства и эксплуатации. Ранее твердотельные батареи на основе органических полимеров демонстрировали механическую стабильность, но они не обладали необходимой химической стабильностью. VIGLAS же обладает обеими этими характеристиками, что открывает новые возможности для повышения плотности энергии и совместимости с высоковольтными катодами.
Кроме того, важно отметить, что производство твердотельных батарей на основе неорганических сульфидов ранее требовало работы при чрезвычайно высоких давлениях. Это создавало серьезные проблемы для коммерциализации данной технологии. Однако благодаря использованию VIGLAS, эти проблемы могут быть преодолены, что делает производство твердотельных батарей более доступным и экономически эффективным.
Исследование группы профессора Ху Юншэна является важным шагом в развитии технологии твердотельных батарей. Они продемонстрировали возможность превращения хрупких расплавленных солей в вязкоупругие стекла при комнатной температуре. Это открывает новые перспективы для создания более эффективных и стабильных твердотельных батарей, которые могут применяться в различных отраслях, от автомобилей до портативных устройств.
Источ ник:
Тао Дай и др., Неорганические стеклянные электролиты с вязкоупругостью, подобной полимерам (Tao Dai et al, Inorganic glass electrolytes with polymer-like viscoelasticity), Nature Energy (2023). DOI: 10.1038/s41560-023-01356-y
👍3
От Моцарта до Канацидиса: История минералов, названных в честь известных личностей
Всегда интересно открывать новые грани в мире науки и исследований. Оказывается, не только знаменитости могут оставить свой след в истории науки своим именем в названии открытий или минералов, например, но и ученые тоже могут также прославиться благодаря своим открытиям. Что общего между Моцартом, Христофором Колумбом и Дж. П. Морганом? Оказывается, у всех них есть минералы, названные в их честь. Недавно в этот эксклюзивный клуб был принят новый член: Меркури Канацидис, ученый-материаловед из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США (DOE) и профессор Северо-Западного университета.
Канацидис стал названием новооткрытого минерала - канацидисита, который был обнаружен в Венгрии и признан Международным минералогическим обществом. Этот минерал относится к классу халькогенидов, группе материалов, известных своим содержанием серы и использовавшихся в прошлом для производства меди. Канацидис посвятил десятилетия своей научной карьеры изучению халькогенидов в Аргонне и Северо-Западном регионе.
Канацидис рассказал, что назвать минерал в его честь - это настоящий "рок-звездный" момент в его карьере. Он выразил свою благодарность и сказал, что это очень необычная честь, которая запомнится на долгие годы. Сейчас минерал можно найти в Музее естественной истории Университета Флоренции в Италии.
Халькогениды, включая канацидисит, играют важную роль в различных областях науки и технологий. Как рассказал сам Канацидис, одним из наиболее важных применений халькогенидов является гидрообессеривание сырой нефти. Этот процесс удаляет серу из природного газа и очищенной нефти, и без использования сульфида молибдена, основного халькогенида, этот процесс становится невозможным. Канацидис подчеркнул, что удаление этого катализатора из поля зрения может привести к серьезным последствиям для экономики.
Канацидис также отметил, что халькогениды используются в солнечных элементах и других материалах. Он посвятил большую часть своей научной карьеры изучению этих соединений и стремится создавать новые халькогениды. Более 30 лет он занимается проектированием, предсказанием и синтезом новых материалов, чтобы расширить наши знания в этой области.
Источник:
Лука Бинди и др., Канацидисит: природное соединение с характерной гетерослоистой архитектурой Ван-дер-Ваальса (Luca Bindi et al, Kanatzidisite: A Natural Compound with Distinctive van der Waals Heterolayered Architecture), Журнал Американского химического общества (2023). DOI: 10.1021/jacs.3c06433
Всегда интересно открывать новые грани в мире науки и исследований. Оказывается, не только знаменитости могут оставить свой след в истории науки своим именем в названии открытий или минералов, например, но и ученые тоже могут также прославиться благодаря своим открытиям. Что общего между Моцартом, Христофором Колумбом и Дж. П. Морганом? Оказывается, у всех них есть минералы, названные в их честь. Недавно в этот эксклюзивный клуб был принят новый член: Меркури Канацидис, ученый-материаловед из Аргоннской национальной лаборатории Министерства энергетики США (DOE) и профессор Северо-Западного университета.
Канацидис стал названием новооткрытого минерала - канацидисита, который был обнаружен в Венгрии и признан Международным минералогическим обществом. Этот минерал относится к классу халькогенидов, группе материалов, известных своим содержанием серы и использовавшихся в прошлом для производства меди. Канацидис посвятил десятилетия своей научной карьеры изучению халькогенидов в Аргонне и Северо-Западном регионе.
Канацидис рассказал, что назвать минерал в его честь - это настоящий "рок-звездный" момент в его карьере. Он выразил свою благодарность и сказал, что это очень необычная честь, которая запомнится на долгие годы. Сейчас минерал можно найти в Музее естественной истории Университета Флоренции в Италии.
Халькогениды, включая канацидисит, играют важную роль в различных областях науки и технологий. Как рассказал сам Канацидис, одним из наиболее важных применений халькогенидов является гидрообессеривание сырой нефти. Этот процесс удаляет серу из природного газа и очищенной нефти, и без использования сульфида молибдена, основного халькогенида, этот процесс становится невозможным. Канацидис подчеркнул, что удаление этого катализатора из поля зрения может привести к серьезным последствиям для экономики.
Канацидис также отметил, что халькогениды используются в солнечных элементах и других материалах. Он посвятил большую часть своей научной карьеры изучению этих соединений и стремится создавать новые халькогениды. Более 30 лет он занимается проектированием, предсказанием и синтезом новых материалов, чтобы расширить наши знания в этой области.
Источник:
Лука Бинди и др., Канацидисит: природное соединение с характерной гетерослоистой архитектурой Ван-дер-Ваальса (Luca Bindi et al, Kanatzidisite: A Natural Compound with Distinctive van der Waals Heterolayered Architecture), Журнал Американского химического общества (2023). DOI: 10.1021/jacs.3c06433
👍2
Неожиданное решение для поглощения радиоволн.
Био-металлоорганический каркас (Bio-MOF), разработанный исследовательской группой под руководством профессора Ван Цзюньфэна из Хэфэйского института физических наук Китайской академии наук, стал неожиданным решением для поглощения электромагнитных волн.
Металлоорганические каркасы (MOF) уже давно привлекают внимание ученых, так как они обладают уникальными свойствами, такими как превосходная проводимость и магнетизм. Однако, новое исследование открыло ещё одно удивительное свойство.
Исследовательская группа использовала биоминерализованный бычий сывороточный альбумин (BSA) в качестве матрицы и разработала уникальный биологический материал MOF под названием BSA@Mil-100. Этот материал имел иерархическую самоорганизующуюся структуру в масштабе от нано до микрометра и обладал замечательными свойствами поглощения микроволнового излучения.
Согласно Саджиду ур Рехману, первому автору исследования, BSA@Mil-100 продемонстрировал значительные улучшения в способности поглощать микроволны по сравнению с обычным Ми-100. В сверхвысокочастотном диапазоне 8,85 ГГц, BSA@Mil-100 достиг уровня поглощения -58 дБ и имел ширину полосы пропускания 6,79 ГГц.
Источник:
Саджид ур Рехман и др., Иерархически-биоинспирированные металлоорганические каркасы, усиленное поглощение электромагнитных волн (Sajid ur Rehman et al, Hierarchical‐Bioinspired MOFs Enhanced Electromagnetic Wave Absorption), Small (2023). DOI: 10.1002/sml.202306466
Био-металлоорганический каркас (Bio-MOF), разработанный исследовательской группой под руководством профессора Ван Цзюньфэна из Хэфэйского института физических наук Китайской академии наук, стал неожиданным решением для поглощения электромагнитных волн.
Металлоорганические каркасы (MOF) уже давно привлекают внимание ученых, так как они обладают уникальными свойствами, такими как превосходная проводимость и магнетизм. Однако, новое исследование открыло ещё одно удивительное свойство.
Исследовательская группа использовала биоминерализованный бычий сывороточный альбумин (BSA) в качестве матрицы и разработала уникальный биологический материал MOF под названием BSA@Mil-100. Этот материал имел иерархическую самоорганизующуюся структуру в масштабе от нано до микрометра и обладал замечательными свойствами поглощения микроволнового излучения.
Согласно Саджиду ур Рехману, первому автору исследования, BSA@Mil-100 продемонстрировал значительные улучшения в способности поглощать микроволны по сравнению с обычным Ми-100. В сверхвысокочастотном диапазоне 8,85 ГГц, BSA@Mil-100 достиг уровня поглощения -58 дБ и имел ширину полосы пропускания 6,79 ГГц.
Источник:
Саджид ур Рехман и др., Иерархически-биоинспирированные металлоорганические каркасы, усиленное поглощение электромагнитных волн (Sajid ur Rehman et al, Hierarchical‐Bioinspired MOFs Enhanced Electromagnetic Wave Absorption), Small (2023). DOI: 10.1002/sml.202306466
👍3
Рекорд скорости наноразмерной 3D-печати.
Новаторская технология высокоскоростной многофотонной полимеризационной литографии, разработанная группой профессора Вэя Сюна, представляет собой значительный прорыв в области 3D-печати. Исследователи из Уханьской национальной лаборатории оптоэлектроники Хуачжунского университета науки и технологий предложили новый подход, основанный на акустооптическом сканировании с пространственным переключением (AOSS), который позволяет увеличить скорость печати на порядок по сравнению с традиционной сканирующей многофотонной литографией (MPL).
Опубликованная статья в Международном журнале экстремального производства (IJEM) подтверждает, что новая технология способна печатать сложные 3D-микро-наноструктуры с удивительной точностью в 212 нм и обеспечивать невиданную скорость печати - 76 миллионов вокселей в секунду. Это сравнимо с тем, как художник создает автопортрет всего за пять минут, воссоздавая каждую деталь с удивительной реалистичностью.
Технология двухфотонной литографии (TPL) уже нашла широкое применение в различных передовых областях, таких как трехмерные метаматериалы, микрооптика, микроэлектроника и биомедицинская инженерия. Однако, скорость обработки TPL оставалась ограниченной, что сдерживало ее потенциал в промышленном производстве. Например, печать даже простой монеты могла занимать десятки часов.
В ходе экспериментальных исследований профессор Цзяо и его команда обнаружили, что акустооптический дефлектор (АОД) играет ключевую роль в увеличении скорости печати. В отличие от традиционных методов сканирования, основанных на механическом движении, новая технология использует принципы акустооптики, что позволяет значительно увеличить скорость сканирования. Этот прорыв открывает новые перспективы для промышленного производства, сокращая время печати и повышая эффективность процесса.
Это достижение имеет большое значение для различных отраслей, требующих производства сложных 3D-структур с высокой точностью и скоростью. Например, в биомедицинской инженерии, где требуется создание микро- и наноструктур для изготовления имплантатов или микрочипов, новая технология может значительно ускорить и улучшить процесс производства.
Источник:
Биньчжан Цзяо Цзяо и др., Многофотонная литография с пространственным переключением и акустооптическим сканированим,(Binzhang Jiao Jiao et al, Acousto-optic Scanning Spatial-switching Multiphoton Lithography), International Journal of Extreme Manufacturing (2023). DOI: 10.1088/2631-7990/ace0a7
Новаторская технология высокоскоростной многофотонной полимеризационной литографии, разработанная группой профессора Вэя Сюна, представляет собой значительный прорыв в области 3D-печати. Исследователи из Уханьской национальной лаборатории оптоэлектроники Хуачжунского университета науки и технологий предложили новый подход, основанный на акустооптическом сканировании с пространственным переключением (AOSS), который позволяет увеличить скорость печати на порядок по сравнению с традиционной сканирующей многофотонной литографией (MPL).
Опубликованная статья в Международном журнале экстремального производства (IJEM) подтверждает, что новая технология способна печатать сложные 3D-микро-наноструктуры с удивительной точностью в 212 нм и обеспечивать невиданную скорость печати - 76 миллионов вокселей в секунду. Это сравнимо с тем, как художник создает автопортрет всего за пять минут, воссоздавая каждую деталь с удивительной реалистичностью.
Технология двухфотонной литографии (TPL) уже нашла широкое применение в различных передовых областях, таких как трехмерные метаматериалы, микрооптика, микроэлектроника и биомедицинская инженерия. Однако, скорость обработки TPL оставалась ограниченной, что сдерживало ее потенциал в промышленном производстве. Например, печать даже простой монеты могла занимать десятки часов.
В ходе экспериментальных исследований профессор Цзяо и его команда обнаружили, что акустооптический дефлектор (АОД) играет ключевую роль в увеличении скорости печати. В отличие от традиционных методов сканирования, основанных на механическом движении, новая технология использует принципы акустооптики, что позволяет значительно увеличить скорость сканирования. Этот прорыв открывает новые перспективы для промышленного производства, сокращая время печати и повышая эффективность процесса.
Это достижение имеет большое значение для различных отраслей, требующих производства сложных 3D-структур с высокой точностью и скоростью. Например, в биомедицинской инженерии, где требуется создание микро- и наноструктур для изготовления имплантатов или микрочипов, новая технология может значительно ускорить и улучшить процесс производства.
Источник:
Биньчжан Цзяо Цзяо и др., Многофотонная литография с пространственным переключением и акустооптическим сканированим,(Binzhang Jiao Jiao et al, Acousto-optic Scanning Spatial-switching Multiphoton Lithography), International Journal of Extreme Manufacturing (2023). DOI: 10.1088/2631-7990/ace0a7
👍3
Новый метод коррекции ошибок квантовых вычислений
Исследователи из Принстонского университета разработали новый метод, который может значительно упростить процесс исправления ошибок в квантовых компьютерах. Это открытие обещает ускорить прогресс в создании крупномасштабных квантовых компьютеров, способных решать самые сложные вычислительные проблемы.
Команда под руководством Джеффа Томпсона представила новый способ определения ошибок в квантовых компьютерах, который является более простым и эффективным, чем предыдущие методы. Обычно исследования в области аппаратного обеспечения квантовых вычислений направлены на снижение вероятности возникновения ошибок. Физики уже почти три десятилетия работают над совершенствованием кубитов, основных компонентов квантовых компьютеров, чтобы сделать их более надежными и устойчивыми к ошибкам. Однако некоторые ошибки все равно возникают и необходимо иметь возможность их исправить.
Основной проблемой, с которой сталкиваются исследователи, является выявление ошибок и их местонахождение в данных. Часто процесс проверки на наличие ошибок приводит к появлению новых ошибок, что затрудняет их исправление. До сих пор способность квантовых компьютеров справляться с этими неизбежными ошибками оставалась неизменной на протяжении длительного периода времени.
Однако команда Томпсона работает над новым типом квантового компьютера, основанного на нейтральных атомах. Внутри специальной камеры со сверхвысоким вакуумом, которая определяет компьютер, кубиты хранятся в вращении отдельных атомов иттербия. Они удерживаются на месте с помощью фокусированных лазерных лучей, известных как оптические пинцеты.
В своей последней работе, аспирант Шуо Ма и его группа использовали массив из 10 кубитов для оценки эффективности нового метода. Их исследования показали, что этот метод может упростить выявление и исправление ошибок в квантовых компьютерах до 10 раз. Это означает, что ученые смогут значительно сократить время, затрачиваемое на исправление ошибок, и сосредоточиться на развитии квантовых компьютеров, способных решать сложные задачи.
Источник:
Джефф Томпсон, Высокоточные вентили и преобразование со стиранием в середине схемы в атомном кубите (Jeff Thompson, High-fidelity gates and mid-circuit erasure conversion in an atomic qubit), Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06438-1
Исследователи из Принстонского университета разработали новый метод, который может значительно упростить процесс исправления ошибок в квантовых компьютерах. Это открытие обещает ускорить прогресс в создании крупномасштабных квантовых компьютеров, способных решать самые сложные вычислительные проблемы.
Команда под руководством Джеффа Томпсона представила новый способ определения ошибок в квантовых компьютерах, который является более простым и эффективным, чем предыдущие методы. Обычно исследования в области аппаратного обеспечения квантовых вычислений направлены на снижение вероятности возникновения ошибок. Физики уже почти три десятилетия работают над совершенствованием кубитов, основных компонентов квантовых компьютеров, чтобы сделать их более надежными и устойчивыми к ошибкам. Однако некоторые ошибки все равно возникают и необходимо иметь возможность их исправить.
Основной проблемой, с которой сталкиваются исследователи, является выявление ошибок и их местонахождение в данных. Часто процесс проверки на наличие ошибок приводит к появлению новых ошибок, что затрудняет их исправление. До сих пор способность квантовых компьютеров справляться с этими неизбежными ошибками оставалась неизменной на протяжении длительного периода времени.
Однако команда Томпсона работает над новым типом квантового компьютера, основанного на нейтральных атомах. Внутри специальной камеры со сверхвысоким вакуумом, которая определяет компьютер, кубиты хранятся в вращении отдельных атомов иттербия. Они удерживаются на месте с помощью фокусированных лазерных лучей, известных как оптические пинцеты.
В своей последней работе, аспирант Шуо Ма и его группа использовали массив из 10 кубитов для оценки эффективности нового метода. Их исследования показали, что этот метод может упростить выявление и исправление ошибок в квантовых компьютерах до 10 раз. Это означает, что ученые смогут значительно сократить время, затрачиваемое на исправление ошибок, и сосредоточиться на развитии квантовых компьютеров, способных решать сложные задачи.
Источник:
Джефф Томпсон, Высокоточные вентили и преобразование со стиранием в середине схемы в атомном кубите (Jeff Thompson, High-fidelity gates and mid-circuit erasure conversion in an atomic qubit), Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06438-1
👍3
Самоорганизующиеся киберорганизмы из крошечных электронных модулей
Недавний перспективный обзор, опубликованный в журнале Advanced Materials, представил увлекательное исследование, проведенное учными из Исследовательского центра материалов, архитектуры и интеграции наномембран (MAIN) Технологического университета Хемница. Их работа рассматривает возможности новой формы "живой технологии" под названием SMARTLET, основанной на микророботизированных электронных модулях, которые способны самособираться в сложные искусственные организмы.
Это исследование относится к новой области микроэлектронного морфогенеза, которая занимается созданием формы под микроэлектронным контролем. Оно основано на предыдущих исследованиях Технологического университета Хемница, где были разработаны самоскладывающиеся и самодвижущиеся тонкопленочные электронные модули. Однако новая разработка SMARTLET добавляет совершенно новые возможности.
Ключевое новшество заключается в том, что между складками новых модулей размещены крошечные кремниевые чипы, что значительно увеличивает их информационные возможности. Каждый модуль способен хранить достаточно информации для кодирования сложных функций, что позволяет им эволюционировать и копировать самих себя, подобно клеткам. Важно отметить, что эти процессы осуществляются в чистых помещениях, что обеспечивает безопасность и контроль человека.
Однако SMARTLET не только самособирается, но и обладает возможностями нейроморфного обучения, что позволяет модулям повышать свою производительность во время работы. Это открывает новые перспективы для применения этих модулей в различных областях, таких как связь, энергетика, зондирование и перераспределение материалов.
Одной из ключевых особенностей SMARTLET является способность модулей к самостоятельной сборке на основе физических штрих-кодов. Это позволяет достигать электрических и гидравлических соединений между модулями. Благодаря этому, электронные чиплеты на плате могут "знать" о состоянии сборки и потенциальных ошибках, что позволяет им руководить ремонтом, исправлять неправильную сборку, разбирать и формировать коллективные функции, объединяющие множество модулей.
Источник:
Джон С. Маккаскилл и др., Микроэлектронный морфогенез: интеллектуальные материалы с электроникой, собираемой в искусственные организмы (John S. McCaskill et al, Microelectronic Morphogenesis: Smart Materials with Electronics Assembling into Artificial Organisms), Advanced Materials (2023). DOI: 10.1002/adma.202306344
Недавний перспективный обзор, опубликованный в журнале Advanced Materials, представил увлекательное исследование, проведенное учными из Исследовательского центра материалов, архитектуры и интеграции наномембран (MAIN) Технологического университета Хемница. Их работа рассматривает возможности новой формы "живой технологии" под названием SMARTLET, основанной на микророботизированных электронных модулях, которые способны самособираться в сложные искусственные организмы.
Это исследование относится к новой области микроэлектронного морфогенеза, которая занимается созданием формы под микроэлектронным контролем. Оно основано на предыдущих исследованиях Технологического университета Хемница, где были разработаны самоскладывающиеся и самодвижущиеся тонкопленочные электронные модули. Однако новая разработка SMARTLET добавляет совершенно новые возможности.
Ключевое новшество заключается в том, что между складками новых модулей размещены крошечные кремниевые чипы, что значительно увеличивает их информационные возможности. Каждый модуль способен хранить достаточно информации для кодирования сложных функций, что позволяет им эволюционировать и копировать самих себя, подобно клеткам. Важно отметить, что эти процессы осуществляются в чистых помещениях, что обеспечивает безопасность и контроль человека.
Однако SMARTLET не только самособирается, но и обладает возможностями нейроморфного обучения, что позволяет модулям повышать свою производительность во время работы. Это открывает новые перспективы для применения этих модулей в различных областях, таких как связь, энергетика, зондирование и перераспределение материалов.
Одной из ключевых особенностей SMARTLET является способность модулей к самостоятельной сборке на основе физических штрих-кодов. Это позволяет достигать электрических и гидравлических соединений между модулями. Благодаря этому, электронные чиплеты на плате могут "знать" о состоянии сборки и потенциальных ошибках, что позволяет им руководить ремонтом, исправлять неправильную сборку, разбирать и формировать коллективные функции, объединяющие множество модулей.
Источник:
Джон С. Маккаскилл и др., Микроэлектронный морфогенез: интеллектуальные материалы с электроникой, собираемой в искусственные организмы (John S. McCaskill et al, Microelectronic Morphogenesis: Smart Materials with Electronics Assembling into Artificial Organisms), Advanced Materials (2023). DOI: 10.1002/adma.202306344
👍2
Бетон с кокосовой скорлупой
Кокосовая скорлупа — необычный, но, как оказалось, эффективный компонент, который может улучшить прочность и производительность бетона. Ученые из Донского государственного технического университета провели исследование, чтобы определить, как скорлупа кокоса влияет на свойства бетона, и их результаты оказались весьма обнадеживающими.
Одна из главных проблем, с которыми мы сталкиваемся в области устойчивого развития, — это эффективная переработка растительных отходов. Растительные остатки, такие как скорлупа кокоса, обычно сжигаются или выбрасываются, что наносит ущерб окружающей среде. Однако, благодаря этому исследованию, мы можем начать использовать скорлупу кокоса в производстве строительных материалов.
Исследователи заменили часть щебня песчаника в бетонной смеси на скорлупу кокосового ореха и проанализировали плотность и долговечность полученного состава. Оказалось, что бетон, содержащий 5% скорлупы кокоса, обладает наибольшей прочностью на сжатие и изгиб. По сравнению с чистым бетоном, прочность на сжатие увеличилась на 4,1%, а прочность на изгиб — на 3,4%.
Появление такого эффекта объясняется тем, что цементное тесто, которое является связующим элементом в бетоне, проникает в поры скорлупы кокоса, обеспечивая прочное сцепление с другими компонентами. Это позволяет повысить прочность и производительность материала. Кроме того, использование скорлупы кокоса в строительных материалах способствует устранению отходов и снижению негативного воздействия на окружающую среду.
Однако, прежде чем мы сможем широко использовать скорлупу кокоса в строительстве, необходимо провести дополнительные исследования. Ученые-материаловеды должны изучить процессы формирования строительных материалов, содержащих органические вещества, такие как бетон, чтобы оптимизировать их производство.
Источник:
Стельмах Сергей А. и др. Изменение структуры и характеристик бетона кокосовой скорлупой как замена части грубого заполнителя (Sergey A. Stel'makh et al, Alteration of Structure and Characteristics of Concrete with Coconut Shell as a Substitution of a Part of Coarse Aggregate), Materials (2023). DOI: 10.3390/ma16124422
Кокосовая скорлупа — необычный, но, как оказалось, эффективный компонент, который может улучшить прочность и производительность бетона. Ученые из Донского государственного технического университета провели исследование, чтобы определить, как скорлупа кокоса влияет на свойства бетона, и их результаты оказались весьма обнадеживающими.
Одна из главных проблем, с которыми мы сталкиваемся в области устойчивого развития, — это эффективная переработка растительных отходов. Растительные остатки, такие как скорлупа кокоса, обычно сжигаются или выбрасываются, что наносит ущерб окружающей среде. Однако, благодаря этому исследованию, мы можем начать использовать скорлупу кокоса в производстве строительных материалов.
Исследователи заменили часть щебня песчаника в бетонной смеси на скорлупу кокосового ореха и проанализировали плотность и долговечность полученного состава. Оказалось, что бетон, содержащий 5% скорлупы кокоса, обладает наибольшей прочностью на сжатие и изгиб. По сравнению с чистым бетоном, прочность на сжатие увеличилась на 4,1%, а прочность на изгиб — на 3,4%.
Появление такого эффекта объясняется тем, что цементное тесто, которое является связующим элементом в бетоне, проникает в поры скорлупы кокоса, обеспечивая прочное сцепление с другими компонентами. Это позволяет повысить прочность и производительность материала. Кроме того, использование скорлупы кокоса в строительных материалах способствует устранению отходов и снижению негативного воздействия на окружающую среду.
Однако, прежде чем мы сможем широко использовать скорлупу кокоса в строительстве, необходимо провести дополнительные исследования. Ученые-материаловеды должны изучить процессы формирования строительных материалов, содержащих органические вещества, такие как бетон, чтобы оптимизировать их производство.
Источник:
Стельмах Сергей А. и др. Изменение структуры и характеристик бетона кокосовой скорлупой как замена части грубого заполнителя (Sergey A. Stel'makh et al, Alteration of Structure and Characteristics of Concrete with Coconut Shell as a Substitution of a Part of Coarse Aggregate), Materials (2023). DOI: 10.3390/ma16124422
👍2
Безлинзовые камеры с большой глубиной резкости
В мире фотографии постоянно происходят инновации, и одной из последних является использование тонкой маски вместо объектива для достижения полностью резкого изображения. Команда исследователей из Университета Осаки провела исследование, опубликованное в журнале IEEE Transactions on Computational Imaging, в котором они описали новую оптимизированную маску с радиальным кодированием и увеличенной глубиной резкости. Эта маска позволяет улучшить резкость объектов как на переднем, так и на заднем плане изображений.
В прошлом, одним из основных ограничений для создания компактных камер был объектив, который требовал определенного размера, формы и расстояния от датчика изображения для фокусировки света. Однако безлинзовые камеры изменили эту концепцию, используя программное обеспечение для реконструкции размытого изображения, полученного датчиком. В этом процессе ключевую роль играет функция рассеяния точки, которая кодирует информацию, необходимую для извлечения изображения, взаимодействуя со светом и маской перед датчиком.
Одним из главных преимуществ безлинзовых камер является возможность изменять характеристики камеры путем изменения ее маски. В исследовании группы Intelligent Media Systems из Университета Осаки исследователи стремились создать безлинзовую камеру с большой глубиной резкости, способную фокусироваться на объектах как на переднем, так и на заднем плане. Для этого они использовали маску с секциями, напоминающими лучи звездообразования, исходящие из центра. Они обнаружили, что количество секций и их толщина также влияют на характеристики камеры.
Это исследование предлагает новый подход к созданию камер с улучшенной глубиной резкости, что может быть особенно полезно для фотографии в условиях с изменяющимся фокусным расстоянием. Например, при съемке пейзажей с разными планами, где нужно сохранить резкость как на переднем, так и на заднем плане, эта технология может быть весьма эффективной.
В будущем, исследования в области безлинзовых камер и оптимизированных масок могут привести к еще более усовершенствованным фотографическим системам, которые предоставят нам возможность создавать более четкие и реалистичные изображения.
Источник:
Хосе Рейнальдо Кунья Сантос А.В. Сильва Нето и др., Безлинзовая визуализация с увеличенной глубиной резкости с использованием оптимизированной радиальной маски (osé Reinaldo Cunha Santos A. V. Silva Neto et al, Extended Depth-of-Field Lensless Imaging Using an Optimized Radial Mask), IEEE Transactions on Computational Imaging (2023). DOI: 10.1109/TCI.2023.3318992
В мире фотографии постоянно происходят инновации, и одной из последних является использование тонкой маски вместо объектива для достижения полностью резкого изображения. Команда исследователей из Университета Осаки провела исследование, опубликованное в журнале IEEE Transactions on Computational Imaging, в котором они описали новую оптимизированную маску с радиальным кодированием и увеличенной глубиной резкости. Эта маска позволяет улучшить резкость объектов как на переднем, так и на заднем плане изображений.
В прошлом, одним из основных ограничений для создания компактных камер был объектив, который требовал определенного размера, формы и расстояния от датчика изображения для фокусировки света. Однако безлинзовые камеры изменили эту концепцию, используя программное обеспечение для реконструкции размытого изображения, полученного датчиком. В этом процессе ключевую роль играет функция рассеяния точки, которая кодирует информацию, необходимую для извлечения изображения, взаимодействуя со светом и маской перед датчиком.
Одним из главных преимуществ безлинзовых камер является возможность изменять характеристики камеры путем изменения ее маски. В исследовании группы Intelligent Media Systems из Университета Осаки исследователи стремились создать безлинзовую камеру с большой глубиной резкости, способную фокусироваться на объектах как на переднем, так и на заднем плане. Для этого они использовали маску с секциями, напоминающими лучи звездообразования, исходящие из центра. Они обнаружили, что количество секций и их толщина также влияют на характеристики камеры.
Это исследование предлагает новый подход к созданию камер с улучшенной глубиной резкости, что может быть особенно полезно для фотографии в условиях с изменяющимся фокусным расстоянием. Например, при съемке пейзажей с разными планами, где нужно сохранить резкость как на переднем, так и на заднем плане, эта технология может быть весьма эффективной.
В будущем, исследования в области безлинзовых камер и оптимизированных масок могут привести к еще более усовершенствованным фотографическим системам, которые предоставят нам возможность создавать более четкие и реалистичные изображения.
Источник:
Хосе Рейнальдо Кунья Сантос А.В. Сильва Нето и др., Безлинзовая визуализация с увеличенной глубиной резкости с использованием оптимизированной радиальной маски (osé Reinaldo Cunha Santos A. V. Silva Neto et al, Extended Depth-of-Field Lensless Imaging Using an Optimized Radial Mask), IEEE Transactions on Computational Imaging (2023). DOI: 10.1109/TCI.2023.3318992
👍3
Матрица всё ближе: нанотехнологии на службе виртуальной реальности и метавселенных.
Гибкие датчики на основе наноматериалов хотят использовать для достижения значительных преимуществ в области метавселенной и виртуальной реальности. Исследователи из Чанчуньского университета науки и технологий и Городского университета Гонконга в своем исследовании обсудили использование наноматериалов разных размеров и методов взаимодействия этих датчиков с приложениями виртуальной реальности.
В статье были рассмотрены различные структуры наноматериалов, такие как наночастицы, нанопроволоки и нанопленки, которые могут быть использованы в гибких датчиках. Эти материалы обладают легким весом, высокой чувствительностью и могут быть приспособлены к человеческой коже или одежде. Это делает их идеальными для применения в технологиях метавселенной и виртуальной реальности.
Одним из ключевых аспектов исследования является разработка различных механизмов запуска для взаимодействия между гибкими датчиками на основе наноматериалов и приложениями виртуальной реальности. Исследователи рассмотрели интерфейсы, запускаемые механикой кожи, температурным запуском, магнитным запуском и интерфейсы, запускаемые нейронами. Эти механизмы позволяют датчикам взаимодействовать с пользователем и передавать различные физические и физиологические данные виртуальной реальности.
Кроме того, исследователи отметили, что машинное обучение стало важным инструментом для обработки данных датчиков и управления аватарами в мире метавселенной/виртуальной реальности. Это означает, что гибкие датчики на основе наноматериалов могут быть эффективно использованы для создания реалистичного и интерактивного взаимодействия в виртуальной среде.
Исследование предоставило важную информацию о методах изготовления гибких датчиков с использованием различных наноматериалов и о типах информации, которую можно обнаружить при взаимодействии человека с компьютером. Это открывает новые перспективы для применения гибких датчиков на основе наноматериалов в различных областях, включая игровую индустрию, медицину и виртуальное обучение.
Источник:
Цзяньфэй Ван и др., Гибкие датчики на основе наноматериалов для приложений метавселенной и виртуальной реальности (Jianfei Wang et al, Nanomaterial-based flexible sensors for metaverse and virtual reality applications), International Journal of Extreme Manufacturing (2023). DOI: 10.1088/2631-7990/acded1
Гибкие датчики на основе наноматериалов хотят использовать для достижения значительных преимуществ в области метавселенной и виртуальной реальности. Исследователи из Чанчуньского университета науки и технологий и Городского университета Гонконга в своем исследовании обсудили использование наноматериалов разных размеров и методов взаимодействия этих датчиков с приложениями виртуальной реальности.
В статье были рассмотрены различные структуры наноматериалов, такие как наночастицы, нанопроволоки и нанопленки, которые могут быть использованы в гибких датчиках. Эти материалы обладают легким весом, высокой чувствительностью и могут быть приспособлены к человеческой коже или одежде. Это делает их идеальными для применения в технологиях метавселенной и виртуальной реальности.
Одним из ключевых аспектов исследования является разработка различных механизмов запуска для взаимодействия между гибкими датчиками на основе наноматериалов и приложениями виртуальной реальности. Исследователи рассмотрели интерфейсы, запускаемые механикой кожи, температурным запуском, магнитным запуском и интерфейсы, запускаемые нейронами. Эти механизмы позволяют датчикам взаимодействовать с пользователем и передавать различные физические и физиологические данные виртуальной реальности.
Кроме того, исследователи отметили, что машинное обучение стало важным инструментом для обработки данных датчиков и управления аватарами в мире метавселенной/виртуальной реальности. Это означает, что гибкие датчики на основе наноматериалов могут быть эффективно использованы для создания реалистичного и интерактивного взаимодействия в виртуальной среде.
Исследование предоставило важную информацию о методах изготовления гибких датчиков с использованием различных наноматериалов и о типах информации, которую можно обнаружить при взаимодействии человека с компьютером. Это открывает новые перспективы для применения гибких датчиков на основе наноматериалов в различных областях, включая игровую индустрию, медицину и виртуальное обучение.
Источник:
Цзяньфэй Ван и др., Гибкие датчики на основе наноматериалов для приложений метавселенной и виртуальной реальности (Jianfei Wang et al, Nanomaterial-based flexible sensors for metaverse and virtual reality applications), International Journal of Extreme Manufacturing (2023). DOI: 10.1088/2631-7990/acded1
👍3
Искусственный фотосинтез: новые решения
Солнечные панели становятся все более популярными для получения электроэнергии из возобновляемых источников. Но что, если мы могли бы делать топливо из солнечной энергии, то есть запасать солнечную энергию в химических соединениях, а потом извлекать её уже известными и отработанными методами? Точно также, как это делают растения, которые уже в течении миллионов лет успешно используют энергию Солнца для производства топлива через фотосинтез. Именно этим вопросом задалась команда исследователей, которые разработали прототип системы, способной превращать углекислый газ, воду и солнечный свет в метан - энергоемкое топливо.
Метан, хотя и является мощным парниковым газом, также является высокоэнергетическим топливом и основным компонентом природного газа. Однако его формирование и извлечение из окружающей среды занимают миллионы лет, и это процесс имеет пагубные последствия для окружающей среды. Поэтому поиск методов производства метана из возобновляемых источников энергии является важной задачей, которая может помочь снизить потребность в ископаемом топливе.
Исследователи взяли за основу своей работы идею о разделении воды на водород и кислород с использованием солнечного света. Они разработали систему, состоящую из реакционных ячеек, похожих на солнечные панели, покрытых фотокатализатором из титаната стронция с примесью алюминия. Эти ячейки были заполнены водой и выставлены на солнце.
Под воздействием солнечного света вода начала разделяться на газообразный водород и кислород. Однако вместо того, чтобы просто собирать разделившиеся газы, исследователи использовали углекислый газ в качестве дополнительного компонента. Реакция между углекислым газом и водородом привела к образованию метана.
Этот прототип системы, способной имитировать процесс фотосинтеза растений, может иметь огромный потенциал для замены невозобновляемых видов ископаемого топлива. Он предлагает экономически эффективный и легко масштабируемый способ производства метана из возобновляемых источников энергии, таких как солнечный свет.
Если такая технология будет успешно разработана и внедрена, это может стать важным шагом в устранении зависимости от ископаемого топлива и снижении негативного воздействия на окружающую среду. Преимущества возобновляемых источников энергии, таких как солнечная энергия, станут более доступными и эффективными для производства топлива.
Источник:
Таро Ямада и др., Производство метана путем фотокаталитического расщепления воды под воздействием солнечного света и метанирования углекислого газа как средство искусственного фотосинтеза (Taro Yamada et al, Production of Methane by Sunlight-Driven Photocatalytic Water Splitting and Carbon Dioxide Methanation as a Means of Artificial Photosynthesis), ACS Engineering Au (2023). DOI: 10.1021/acsengineeringau.3c00034
Солнечные панели становятся все более популярными для получения электроэнергии из возобновляемых источников. Но что, если мы могли бы делать топливо из солнечной энергии, то есть запасать солнечную энергию в химических соединениях, а потом извлекать её уже известными и отработанными методами? Точно также, как это делают растения, которые уже в течении миллионов лет успешно используют энергию Солнца для производства топлива через фотосинтез. Именно этим вопросом задалась команда исследователей, которые разработали прототип системы, способной превращать углекислый газ, воду и солнечный свет в метан - энергоемкое топливо.
Метан, хотя и является мощным парниковым газом, также является высокоэнергетическим топливом и основным компонентом природного газа. Однако его формирование и извлечение из окружающей среды занимают миллионы лет, и это процесс имеет пагубные последствия для окружающей среды. Поэтому поиск методов производства метана из возобновляемых источников энергии является важной задачей, которая может помочь снизить потребность в ископаемом топливе.
Исследователи взяли за основу своей работы идею о разделении воды на водород и кислород с использованием солнечного света. Они разработали систему, состоящую из реакционных ячеек, похожих на солнечные панели, покрытых фотокатализатором из титаната стронция с примесью алюминия. Эти ячейки были заполнены водой и выставлены на солнце.
Под воздействием солнечного света вода начала разделяться на газообразный водород и кислород. Однако вместо того, чтобы просто собирать разделившиеся газы, исследователи использовали углекислый газ в качестве дополнительного компонента. Реакция между углекислым газом и водородом привела к образованию метана.
Этот прототип системы, способной имитировать процесс фотосинтеза растений, может иметь огромный потенциал для замены невозобновляемых видов ископаемого топлива. Он предлагает экономически эффективный и легко масштабируемый способ производства метана из возобновляемых источников энергии, таких как солнечный свет.
Если такая технология будет успешно разработана и внедрена, это может стать важным шагом в устранении зависимости от ископаемого топлива и снижении негативного воздействия на окружающую среду. Преимущества возобновляемых источников энергии, таких как солнечная энергия, станут более доступными и эффективными для производства топлива.
Источник:
Таро Ямада и др., Производство метана путем фотокаталитического расщепления воды под воздействием солнечного света и метанирования углекислого газа как средство искусственного фотосинтеза (Taro Yamada et al, Production of Methane by Sunlight-Driven Photocatalytic Water Splitting and Carbon Dioxide Methanation as a Means of Artificial Photosynthesis), ACS Engineering Au (2023). DOI: 10.1021/acsengineeringau.3c00034
👍2