От янтаря до радио


День начала:26 Март 2017 16:00
День окончания:26 Март 2017
Место проведения:   метро Спортивная, улица Малая Пироговская, дом 29, Институт физики, технологии и информационных систем МПГУ, аудитория №30
Проводит:   Институт физики, технологии и информационных систем МПГУ, Культурно-просветительский центр «Архэ»
Лекция «От янтаря до радио».
Лекция «От янтаря до радио».

В воскресенье, 26 марта, в Культурно-просветительском центре «Архэ» пройдёт лекция «От янтаря до радио».

В рамках лекции кандидат физико-математических наук, доцент кафедры общей и экспериментальной физики ИФТИС МПГУ Казанцева Алла Борисовна расскажет об истории изучения электромагнитных явлений.

Какие существуют электромагнитные явления? Что такое электромагнитное поле? Как происходило изучение электромагнитных явлений? Лектор ответит на эти и другие вопросы, а Ксения Теплякова и Павел Ан проведут демонстрацию экспериментов. (далее…)

Новый материал генерирует электричество за счёт движения и солнечной энергии


Кусок нового материала питает электронные часы.
Повязка из нового материала питает электронные часы.

Ткани, генерирующие электричество во время движения, — не новинка, они существуют уже несколько лет. Теперь учёные из Технологического института Джорджии (Georgia Institute of Technology), Чунцинского университета (кит. 重慶大學) и китайского Национального центра нанонауки и технологии (кит. 国家纳米科学中心, англ. National Center for Nanoscience and Technology, NCNST) разработали материал, который получает энергию и за счёт трения, и за счёт воздействия солнечного света. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Energy.

Учёные надеются, что однажды из этой ткани можно будет шить одежду, питающую смартфоны и другие устройства. Профессор Технологического института Джорджии Чжун Линь Ван (Zhong Lin Wang) и его коллеги использовали обычный коммерческий ткацкий станок. На нём они сплели вместе солнечные элементы, сделанные из лёгких полимерных волокон, и волоконные трибоэлектрические наногенераторы. Используя трибоэлектрический эффект и электростатическую индукцию, генераторы производят электричество из механических движений, таких как кручение, скольжение и вибрация. Сбор солнечной энергии обеспечивают вплетённые в материал фотоэлектроды. (далее…)

Мировая энергетика. Часть II


Облик мировой энергетики постепенно меняется
Облик мировой энергетики постепенно меняется.

В предыдущей статье мы обсудили современное состояние мировой энергетики: какие источники первичной энергии существуют, каким образом, где и в каком количестве они используются. Выяснилось, что более 80% первичной энергии мы сегодня получаем из ископаемого топлива (то есть угля, нефти и природного газа), и более 85% — из невозобновляемых источников (то же, плюс атомная энергетика). На возобновляемые источники приходится менее 15% первичной энергии. При этом биоэнергетика, составляющая две трети всех возобновляемых источников и 10% общего потребления первичной энергии, по большей части присуща неиндустриальным обществам. Таким образом, современные технологии возобновляемой энергетики дают пока что не более 5% первичной энергии.

Понятие первичной энергии является ключевым для обсуждаемой темы; подробное описание этой концепции было приведено в предыдущей статье. Определение используемых здесь единиц измерения первичной энергии — миллионы тонн нефтяного эквивалента — можно найти там же.

Посмотрим теперь, какие существуют прогнозы в отношении мировой энергетики. Международное энергетическое агентство (МЭА), помимо ранее нами изученных данных по текущему состоянию мировой энергетики, готовит также и прогноз до 2040 года. (далее…)

Alphabet и GlaxoSmithKline приступили к совместной разработке биоэлектронных медицинских устройств


Электронные устройства могут помочь в случаях, когда бессильны обычные препараты
Электронные устройства могут помочь в случаях, когда бессильны обычные препараты.

Британский фармацевтический гигант GlaxoSmithKline и материнская компания Google — Alphabet Inc. объявили о создании совместной компании по разработке биоэлектронных медицинских устройств. Совместное предприятие будет называться Galvani Bioelectronics, а его штаб-квартира расположится в Великобритании. 55 процентов долевого участия принадлежит GSK и 45 процентов — подразделению Alphabet — Verily Life Sciences (ранее известному как Google Life Sciences). Galvani Bioelectronics получит 540 миллионов фунтов стерлингов (712 миллионов долларов по нынешнему курсу) первоначального финансирования в течение следующих семи лет, а также планирует создать к 2023 году средства лечения готовые для одобрения контролирующих органов. (далее…)

Витамин для проточного аккумулятора


Экспериментальная проточная батарея
Экспериментальная проточная батарея.

Учёные Гарварда развивают технологию проточных аккумуляторов. Вдохновившись формулой витамина B2, они нашли совершенно новый класс высокопроизводительных органических молекул, которые могут быть основой безопасного способа хранения электричества, полученного от непостоянных источников, таких как солнечные панели и ветрогенераторы.

Предыдущим успехом команды была разработка мощной проточной батареи, в которой энергия сохраняется с помощью хинонов и жёлтой кровяной соли (ранее для этого использовались ионы ванадия, дорогого и токсичного металла). Это стало прорывом, обеспечившим высокоэффективным, негорючим, нетоксичным, не вызывающим коррозии и недорогим химическим веществом проект по созданию мощного и дешёвого устройства хранения электроэнергии. (далее…)

Магнитные поля могут помочь контролировать миграции диких свиней


Одичавшие свиньи — инвазивный вид, наносящий большой ущерб сельскому хозяйству
Одичавшие свиньи — инвазивный вид, наносящий большой ущерб сельскому хозяйству.

Многие организмы, от птиц до пчёл и бактерий, имеют магнитное чувство, которое помогает им ориентироваться. Группа европейских учёных утверждает, что у свиней также есть чувство магнитного поля Земли — открытие, которое может помочь нам контролировать передвижения диких свиней.

Паскаль Малкемпер (Pascal Malkemper) из университета Дуйсбург-Эссен (нем. Universität Duisburg-Essen), Германия, и его коллеги сделали это открытие в ходе наблюдений за более чем 1600 дикими кабанами в Чешской Республике, а также за более 1300 бородавочниками в шести африканских странах. Оценивая направления движения каждого животного, биологи обнаружили, что, как правило, оно выстраивалось по оси север-юг. (далее…)

Электрические угри выпрыгивают из воды, чтобы атаковать крупных животных


Электрический угорь атакует муляж аллигатора
Электрический угорь атакует муляж аллигатора.

Более 200 лет назад естествоиспытатель Александр фон Гумбольдт рассказал, что он наблюдал, как электрические угри, выскочив из воды, атаковали лошадей в Амазонке. Местные жители согнали около 30 лошадей и мулов в небольшой водоём, чтобы спровоцировать угрей на атаку.

Метод, который он описал, использовался местными жителями для ловли угрей: индейцы подбирали рыб, истощённых атакой. Долгое время сообщение Гумбольдта считалось преувеличением, потому что больше никто из европейцев не был свидетелем аналогичного нападения. Однако недавно эта черта поведения электрических угрей получила неожиданное подтверждение: Кеннет Катания (Kenneth Catania) из университета Вандербильта (Vanderbilt University) в Нэшвилле, штат Теннесси, стал свидетелем подобных атак, когда использовал оправленную металлическим ободом сеть, чтобы выловить угря и перенести его в свою лабораторию. Увидев сеть, угорь не пытался ускользнуть, а, напротив, атаковал её. «Я определённо был удивлён, — говорит Катаниа. — Это не то, что обычно делают электрические угри». (далее…)

Мировая энергетика. Часть I


Наша цивилизация основана на потреблении энергии. Не в последнюю очередь — электрической.
Наша цивилизация основана на потреблении энергии. Не в последнюю очередь — электрической.

Современная цивилизация существует в основном благодаря использованию огромного, по сравнению с более ранними временами, количества энергии в разнообразных машинах в широком смысле этого слова. Более того, потребление энергии человечества постоянно растёт. При этом энергия в годной к употреблению форме является ограниченным ресурсом, так что относительная доступность энергии оказывает серьёзное влияние на развитие как отдельных стран, так и цивилизации в целом.

Существует несколько организаций, ведущих регулярный статистический учёт производства и потребления энергии. В данной статье, в частности, используются данные Международного энергетического агентства (IEA). Выводы и прогнозы различных организаций часто цитируются, но при этом редко поясняется, каким образом и на каких принципах они строятся, что открывает простор для неверных интерпретаций. В данной статье мы постараемся исправить это упущение.

Первичная энергия

При учёте энергии возникает одна сложность — до потребления энергии в её конечной форме она проходит через цепочку преобразований, иногда довольно длинную. Электрочайник кипятит воду — происходит потребление энергии в форме тепла, преобразованной из энергии в форме электричества в сети. В свою очередь в эту форму энергия была преобразована из механической формы — энергии вращения турбин на электростанции, а та была получена из тепловой энергии пара, полученной путём сжигания какого-то топлива, то есть из потенциальной химической энергии. В таком, казалось бы, простом деле оказалось сразу пять этапов преобразования энергии; причём на каждом этапе часть энергии, конечно же, теряется, так что потребление энергии в конечной форме всегда существенно меньше, чем её производство. На каком этапе вести учёт? (далее…)

Микробный топливный элемент — энергия из мочи


Изобретатели инновационного топливного элемента
Изобретатели инновационного топливного элемента: аспирант Джон Чулер (Jon Chouler), старший преподаватель кафедры химической иннженерии доктор Мирелла Ди Лоренцо (Dr. Mirella Di Lorenzo), старший преподаватель кафедры химии доктор Петра Кэмерон (Petra Cameron).

Исследователи из университета Бата (Великобритания) разработали миниатюрный топливный элемент, генерирующий электроэнергию из мочи.

Возможно, что уже в ближайшем будущем это устройство послужит прототипом для создания альтернативных источников электроэнергии — микробных топливных элементов — одновременно и дешёвых, и экологически чистых, работающих без использования ископаемых видов топлива и без связанных с этим выбросов парниковых газов.

Микробный топливный элемент — устройство, которое использует естественные биологические процессы «электрических» бактерий для переработки энергии химических связей органических веществ в электричество. Такой топливный элемент может быть эффективным и относительно дешёвым, а отходов, по сравнению с другими способами выработки электроэнергии, производит совсем мало.

Моча, попав в микробный топливный элемент, спровоцирует деятельность бактерий, вырабатывающих электричество. Энергия может быть использована непосредственно для питания электротехнических устройств или сохранена в аккумуляторах. (далее…)

|

Индия полностью перейдёт на электромобили


Reva e2o
Индийский электрокар Reva.

Правительство Индии работает над программой по предоставлению электрических машин в кредит с «нулевым взносом», для того, чтобы люди могли тратить деньги на новые транспортные средства, а не на оплату дорогого ископаемого топлива. Предполагается, что в итоге страна к 2030 году может полностью перейти на электромобили.

«Индия может стать первой страной такого размера, автотранспорт которой будет на 100% электрическим. Мы стараемся сделать эту программу самоокупаемой. Нам не потребуется ни единая рупия государственной поддержки. Нам не потребуется и ни одной рупии инвестиций от народа Индии», — заявил министр энергетики Пиюш Гоял (Piyush Goyal).

Министр также сообщил, что над проектом работает группа под руководством министра транспорта Нитин Гадкари (Nitin Gadkari), в неё также входят министр нефти и газа Дхармендра Прадхан (Dharmendra Pradhan) и министр окружающей среды Пракаш Жавадекар (Prakash Javadekar). Первое заседание группы намечено на начало апреля 2016 года, будет рассмотрен вопрос возможности полной замены автопарка на электрокары к 2030 году, а также экономические выгоды такого перехода. Предполагается, что езда на электричестве будет дешевле, чем на ископаемом топливе. (далее…)

Нейтронный анализ помог в создании твердотельного электролита


Структура LLZO
Структура граната Li7La3Zr2O12.

Твердотельные электролиты, разрабатываемые для использования в литий-ионных батареях, не обладают пока достаточно высокой проводимостью. Но последние исследования демонстрируют их значительный потенциал в роли альтернативы более распространённым жидким электролитам. Ключевой недостаток последних — высокая воспламеняемость, что ограничивает сферы применения и возможности транспортировки литий-ионных батарей.

Недавнее исследование, проведённое в Национальной лаборатории Ок-Ридж Министерства энергетики США, дало многообещающие результаты, которые могут радикально улучшить производительность твердотельных электролитов и в перспективе дать жизнь более безопасным и притом более эффективным батареям.

Используя метод дифракции нейтронов, группа под руководством доктора Кэ Аня (Ke An) завершила всестороннее исследование, в рамках которого была изучена эволюция структуры примесных гранатоподобных электролитов в процессе синтеза. (далее…)

Британские учёные предлагают писать в носки


Кадр из фильма «Дюна»
Кадр из фильма «Дюна».

Группа сотрудников Университета Западной Англии разработала носок, в который можно пописать. И даже нужно — в случае опасности. Их разработка представляет собой оригинальную энергетическую установку, которая вырабатывает электричество из веществ, содержащихся в моче. Похожий процесс сбора мочи с помощью специального костюма описан в цикле Фрэнка Герберта «Хроники Дюны», с той разницей, что бристольские учёные используют влагу для генерации электричества, а на пустынной планете Дюна из неё методом фильтрации получалась чистая вода.

Необычные носки содержат ряд мягких силиконовых трубок, выстилающих пятки, которые ведут к маленьким микробным топливным элементам, расположенным около лодыжки. При ходьбе моча механически прокачивается из камеры объёмом 640 мл сквозь силиконовые трубы в топливные элементы, где колонии бактерий преобразовывают жидкие питательные вещества в электрический заряд.

В результате получается не слишком большое количество энергии, но британские учёные распорядились ей с толком: носки каждые две минуты транслируют по радио фразу «World’s first wearable MFC» («первые в мире носимые микробные топливные элементы»).

Носки пока не готовы к производству, так как разработчикам не удалось решить небольшую, но важную проблему — как, собственно, собирать мочу. Но как только этот вопрос будет улажен, носки смогут найти применение в различных областях — от военных операций до медицинских процедур. Так, во всяком случае, полагают авторы работы. Результаты своих трудов они опубликовали в журнале Bioinspiration & Biomimetics.