Форум НАУКА > Наука и Будущее
Новости науки
Scyther:
Как окрасить пластик без красителей?
https://www.nkj.ru/news/36415/
Исследователи из Киотского университета научились наносить цветные изображения на прозрачные пластики без помощи чернил.
Цвет у нас практически всегда ассоциируется с краской, обмакнув в которую кисть, можно что-нибудь покрасить или нарисовать. Хотя использование кисти – совсем необязательное условие, обойтись можно и любым подручным инструментом: от собственного пальца до сложнейшего типографского оборудования.
Но не важно, чем и как вы наносите краску, во всех случаях цвет предметам придают пигменты или красители – вещества, которые по-разному поглощают и отражают свет разных длин волн. Цвет краски, содержащей пигмент, создаётся за счёт того, что он «забирает» себе из падающего света часть спектра, и если он поглощает свет во всём видимом диапазоне, предмет воспринимается нашим глазом как чёрный. Окраску придают не только пигменты. Полимеры, в частности, полистирол, окрашивают растворимыми в мономере красителями, или вводят краситель в раствор или расплав полимера. Цвет окрашенного красителем прозрачного тела зависит от того, какую часть спектра краситель «заберет» при прохождении через него.
Но можно ли создать цвет с помощью бесцветных веществ?
За примером ходить далеко не нужно, достаточно лишь вспомнить, как выглядит масляная плёнка на поверхности воды – из двух прозрачных и бесцветных веществ получаются все цвета радуги. Происходит это благодаря явлению, которое называется интерференция: из-за отражения от нижней и верхней стороны тонкой плёнки лучи с определёнными длинами волн могут усиливать друг друга, в то время как другие будут друг друга гасить. Поскольку толщина плёнки постоянно меняется, то и компоненты падающего и отражённого света будут всё время по-разному «перетасовываться», в результате чего мы и наблюдаем в масляных лужах разноцветную палитру красок. Интерференция возможна не только в плёнках, но и на различных поверхностях с очень тонкими чередующимися полосками или углублениями – это термин получил название «структурная окраска».
В природе такой способ синтеза цвета применяется уже миллионы лет – им с успехом, к примеру, пользуются бабочки и птицы. Цвет чешуйкам и перьям придают не пигменты (ну или не только пигменты), а особая микроструктура поверхности. Поэтому нет ничего удивительного в желании научиться создавать подобные искусственные «краски».
Исследователи из Киотского университета описали в статье в Nature способ окрашивания прозрачных пластиков без использования чернил. В качестве демонстрации возможностей этого метода они даже напечатали на куске пластика размером 1 миллиметр известную гравюру XIX века «Большая волна в Канагаве» японского художника Кацусики Хокусая.
Технология получения изображения на прозрачном пластике состоит из двух этапов. Сначала исследователи изготовили тонкую плёнку из полистирола с добавлением особого вещества – фотоинициатора, после чего создали в этом материале стоячую световую волну. Что же получилось на выходе?
Под действием света молекулы фотоинициатора склеивают между собой молекулы полимера. Представьте себе большую кастрюлю полную спагетти – это будет аналогия длинных полимерных молекул. Если мы сольём воду, то через какое-то время содержимое нашей кастрюли слипнется и превратится в один большой комок – то же самое происходит, когда фотоинициатор сшивает молекулы полимера. Однако в эксперименте используется не обычный свет, а стоячая волна, что довольно сильно меняет общую картину.
Любая стоячая волна представляет собой чередование узлов и пучностей. Если взять в качестве примера гитарную струну, то узлам будут соответствовать неподвижные точки на колеблющейся струне, а пучностям – точки, колеблющиеся с максимальной амплитудой. В случае света всё остаётся принципиально тем же, с той лишь разницей, что вместо колебания струны, мы будем наблюдать колебания электромагнитного поля. Поэтому в узлах стоячей световой волны, можно сказать, света как будто бы нет, а в местах пучностей – свет есть. Поскольку фотоинициатор сшивает молекулы полимера только «на свету», то стоячая волна в полимере приведёт к чередующимся слоям сшитых и несшитых молекул.
Возвращаясь к нашей макаронной аналогии, это бы означало, что в кастрюле образовался бы не один цельный комок, а чередовались бы слои со склеившимися и относительно свободными спагетти.
На втором этапе полимерную пластинку с чередующимися сшитыми и несшитыми полимерными слоями помещают в растворитель, под действием которого полимер слегка «набухает», но делает он это очень неравномерно. Сшитые слои практически не меняются, в то время как несшитые сильно увеличиваются в размерах вплоть до образования микропустот. Получается своеобразный полимерный бутерброд, в котором плотные сшитые полимерные слои чередуются с рыхлыми несшитыми. А это как раз та самая структурная окраска, о которой мы говорили в начале заметки.
В зависимости от того, насколько сильно раздвинулись слои, меняется и цвет материала. Поэтому меняя параметры стоячей волны, температуру и время действия растворителя можно получать желаемый цвет у прозрачного полистирола.
Главное преимущество такой технологии состоит в том, что она позволяет создавать качественные цветные изображения без использования краски и пигментов. Это не только уменьшает количество вредных веществ на производстве, но и делает материал более пригодным для вторичной переработки.
Scyther:
Российские ученые решили создать Царь-лазер
https://www.mk.ru/science/2019/06/23/rossiyskie-uchenye-reshili-sozdat-carlazer.html
На уникальной установке они попытаются запустить управляемую термоядерную реакцию
«Зажечь» термоядерную реакцию — источник дешевой энергии — стремятся российские ученые. У них есть все шансы опередить в этом своих зарубежных коллег: в закрытом городе ядерщиков Сарове создают самую мощную установку для лазерного синтеза нового поколения. За счет оригинальных научных и технологических решений, а также нового уровня генерируемой лазерной энергии саровский лазер должен превзойти аналогичные установки США и Франции. Корреспонденту «МК», одному из немногих журналистов, довелось лично побывать в Российском федеральном ядерном центре — ВНИИ экспериментальной физики — на сборке камеры взаимодействия будущей установки.
Камера взаимодействия лазерной установки — это алюминиевая сфера диаметром 10 метров и весом около 120 тонн. В ней будет находиться «мишень» — дейтерий-тритиевая смесь в капсуле, на которую будут нацелены сверхмощные лазерные лучи. Ядра дейтерия и трития в результате нагрева будут сливаться с образованием гелия и высокоэнергетического нейтрона. Выход значительной энергии после этого обеспечен. Важно, чтобы у ученых получилось при помощи лазерных импульсов вызвать последовательность термоядерных реакций — микровзрывов. В идеале реакция должна поддерживать саму себя в виде спокойного горения. Первые испытания начнутся как минимум через год-два. Пока же идет сборка огромного агрегата.
Мы подъехали к основному его корпусу площадью в два футбольных поля и высотой с 10-этажный дом, когда камеры взаимодействия там еще не было. Она находилась в специальном ангаре, выстроенном неподалеку.
То, что предстало перед глазами, очень напомнило кинофильм «Весна», где героиня Любови Орловой (физик-ядерщик Никитина) создавала установку, которая должна была заменить людям Солнце. В ангаре ВНИИЭФ было нечто аналогичное — гигантская сфера, закрепленная на специальной поворачивающейся платформе.
И, как пояснили нам, улыбаясь, сотрудники центра, конечная цель реальных, а не киношных ученых почти сходна с той, о которой говорила профессор Никитина: они должны запустить на лазере управляемую реакцию термоядерного синтеза. Для этого мишень должна сжаться до давления, аналогичного тому, что существует в центре Солнца, и активировать термоядерную реакцию.
— Почему понадобилось строить для камеры отдельный временный «дом»? — спрашиваю я главного конструктора проекта Юрия Шагалкина.
— Качественная сварка алюминия (а камера состоит из фрагментов алюминиевых листов толщиной 100 мм) требовала специальных климатических условий, без перепадов температуры. Поскольку в Сарове они колеблются от -30 зимой до +30 летом, для проведения сварочных и монтажных работ и был создан отдельный ангар, — поясняет конструктор. — График был очень напряженным, и рабочие, которые готовили камеру взаимодействия, трудились в три смены, прямо тут, в ангаре для них устроили и душевые, и комнату отдыха.
Здесь особенно гордятся качеством сварки листового алюминия, технология которой была утеряна, но ее удалось восстановить российским подрядчикам.
Камера взаимодействия. В ней ученые надеются получить управляемую термоядерную реакцию
Сферу смонтировали всего за 14 месяцев. Все работы проводились под контролем прецизионного геодезического оборудования.
— Проверку прошли все наши двухсторонние сварные швы, — говорит Юрий Васильевич. — Камеру предварительно испытали вакуумом и провели ее геометрию. О точности произведенных монтажных операций свидетельствуют следующие цифры: максимальное отличие формы камеры от сферы составляет менее 5 мм, а оси всех портов направлены на ее центр с погрешностью менее 1 миллиметра.
— Лишь убедившись в том, что все сделано как надо, специалисты перевезли камеру взаимодействия из ангара в основное здание, где планируется производить эксперименты по управляемому инерциальному термоядерному синтезу.
Некоторые задачи, стоящие перед создаваемой установкой, раскрыл нам президент РАН Александр Сергеев:
— Назначение нового проекта Российского федерального ядерного центра — ВНИИ экспериментальной физики — создание установки для контролируемого производства мирной термоядерной энергии за счет сжатия вещества под воздействием энергии мощных лазерных импульсов. Компетенции ядерного центра, используемые для оборонных целей и обеспечившие мир на планете, должны теперь послужить основой для получения дешевой и безопасной энергии. Также установка будет активно использоваться для проведения фундаментальных исследований в области физики высоких плотностей энергии.
Здание для установки лазерного синтеза занимает площадь двух футбольных полей
Итак, на сегодняшний день никто в мире пока не смог запустить управляемую термоядерную реакцию. Наиболее близки к этому были несколько лет назад американские ученые из Национального комплекса лазерных термоядерных реакций в городе Ливерморе. Но достичь 100-процентного результата им все-таки и не удалось. Ученые Сарова надеются, что их новая установка справится с этой задачей и станет международным научным центром коллективного пользования, который привлечет множество талантливых ученых.
Scyther:
Британские инженеры превратили электричку в водородный поезд
https://hightech.fm/2019/06/24/hydrogen-train
Оператор железных дорог Великобритании на выставке Rail Live 2019 представил первый в стране водородный поезд — он создан на основе электропоезда класса 319.
Водородные поезда позволят отказаться от дизельных, которые сейчас ездят более чем по половине железных дорог в стране. По данным британских регуляторов, в 2016-2017 годах дизельные поезда использовали 501 млн л дизельного топлива — это эквивалентно выбросу в атмосферу 2,9 мегатонн углекислого газа.
Представленный на выставке поезд может передвигаться как благодаря энергосети, так и с помощью 100-киловаттной топливной ячейки, литий-ионных батарей и 20 кг сжатого водорода.
Предполагается, что водородные поезда, переделанные из электричек, появятся на железных дорогах Великобритании уже в 2019 году — а полностью отказаться от дизельных поездов позволят к 2040 году.
Scyther:
Ученые впервые обнаружили пресное море под океаном
https://hightech.fm/2019/06/23/sea-4
Ученые из Колумбийского университета и Вудсхольского океанографического института обнаружили и нанесли на карту пресное море, которое залегает под поверхностью Атлантического океана. По объему воды его можно сравнить с самыми крупными морями США.
Исследователи также коротко объяснили происхождение этих морей: тысячи лет назад ледники покрывали большую часть планеты. Океаны отступали по мере замерзания воды в массивных ледяных покровах, покрывающих североамериканский континент. Через континентальный шельф протекали огромные дельты рек. Океаны поднялись, а пресная вода оказалась «заперта» в отложениях под волнами. Открытые при бурении нефтяных скважин на шельфе в 1970-х годах изолированные очаги пресной воды ученые считали редкостью. Однако теперь они могут стать самым новым источником пресной воды в мире.
Как отмечено в последнем номере рецензируемого журнала Scientific Reports, ученые Колумбийского университета и Вудсхольского океанографического института провели десять дней на исследовательском судне. Измеряя пути пресной и соленой воды, они впервые нанесли на карту пресноводные резервуары.
Оказалось, что подземные моря простираются не менее чем на 80 км от американского побережья Атлантического океана, где находятся огромные запасы малосолевых подземных вод, примерно в два раза превышающие объем озера Онтарио. Месторождения начинаются примерно в 183 м под водой.
«Мы знали, что там в отдельных местах есть пресная вода, но не знали, в каком объеме и где она находится, — отметила Хлоя Густаффсон, кандидат наук Колумбийского университета. — Это может оказаться важным ресурсом в других частях света».
Scyther:
Жюри премии ВОИР-2019 выбрало лучшего изобретателя!
https://scientificrussia.ru/articles/voir-vybral-luchshego-izobretatelya
Кто он - современный изобретатель? Жюри престижной премии Всероссийского общества изобретателей и рационализаторов (ВОИР) считает, что современный изобретатель - это человек, чьи изобретения выходят на производственный уровень. Именно это стало одним из критериев отбора лучших проектов. У премии длинная история - первые награды вручались в 1957 году. Ее называли маленькой Нобелевской премией. Однако традицию награждения и чествования лучших из лучших изобретателей и рационализаторов страны возродили лишь в 2017 году. Главная задача конкурса – привлечь изобретателей, которые создадут по-настоящему конкурентоспособные технологии и решения для научного и экономического развития России.
24 июня состоялась торжественная церемония вручения престижной премии "ВОИР-2019" в Президентском зале Российской академии наук. Оргкомитет конкурса возглавил вице-президент ВОИР Владимир Кононов. В оргкомитет премии вошли президент РАН Александр Сергеев, вице-президент РАН, академик Алексей Хохлов, председатель совета директоров Национальной инжиниринговой корпорации Игорь Чайка и другие.
В 2019 году оргкомитет конкурса получил 702 заявки из 38 регионов России. "Это значительно больше, чем в прошлом году", - отмечают организаторы. В результате отборочного тура жюри выбрало 182 изобретения в различных сферах. «Волновая электростанция», «Домкрат винтовой телескопический», «Буровые реагенты из торфа», «Водородные приборы для использования энергии восполняемых источников», заменитель пищевой соли из сырья растительного происхождения «Зеленая соль» и даже настоящий, вроде бы всем привычный, но модернизированный «Самовар» - вот лишь маленькая часть уникальных изобретений, представленных для продвижения и коммерциализации с помощью премии ВОИР.
Победители в номинациях «Премия ВОИР» и «Молодежная Премия ВОИР» получают денежные премии в размере 1 млн и 50 тыс. рублей. А победитель «взрослой» Премии также получает статуэтку – шестеренку в виде цветка, который растет из книг-знаний и символизирует рост и процветание страны.
Награды молодым ученым вручали президент РАН Александр Сергеев и вице-президент ВОИР Владимир Кононов. "Молодежная премия ВОИР" отмечает талантливых изобретателей до 35 лет. Среди лауреатов премии: Ирина Соколова с проектом 3D-атласа физиологии и анатомии сердечно-сосудистой системы человека в норме и патологии, Александр Приходько с моделью высокоэффективного вращательного перемешивающего устройства и другие.
Специальный диплом премии ВОИР-2019 получил школьник Артем Дорохин за уникальную "умную" перчатку для управления окружающей техникой.
Победителем Молодежной премии ВОИР-2019 стал Станислав Садовников за инновационный способ получения нанокристаллического порошка сульфида серебра.
Среди лауреатов "взрослой" премии: Сергей Богданов с проектом новой технологии лечения пострадавших с ожогами, Гимадиев Айрат за комплекс для послеуборочной обработки зерна.
Победителями главной премии для изобретателей ВОИР-2019 стали Юрий Сакуненко, Александр Рогов и группа авторов за создание уникальных 3D-сенсоров - системы раннего обнаружения протечек воды.
Президент РАН Александр Сергеев: "Я хочу поздравить вас с Днем изобретателя. Мне приятно, что наша встреча проходит в стенах РАН. Помимо основных задач РАН, у нас есть другая важная задача: мы должны работать над тем, чтобы российская наука стала движущей силой нашей экономики. Это новая задача для РАН и для всей страны. И именно вы, изобретатели, являетесь важнейшим компонентом для научно-технологического развития России. Вы определяете этот научный и производственный процесс. И мы будем поддерживать вас!"
Вице-президент ВОИР Владимир Кононов: "Это премия с традицией. Уже второй год мы вручаем премию талантливым изобретателям вместе с Российской академией наук".
Вице-президент РАН Алексей Хохлов: "У РАН сейчас много функций, в том числе экспертиза всех исследовательских проектов и функции, связанные с популяризацией науки. Мы очень рады, что сегодня вы все пришли в Президентский зал Академии наук, и что с 2018 года мы проводим награждение в зале Российской академии наук. Мы надеемся, что это сотрудничество продолжится".
Глава Роспатента Григорий Ивлев: "Мы благодарны Академии наук, которая придает нашему мероприятию сверхакадемический характер. Для нас важно решать прорывные задачи развития всей страны. И все мы, связанные с изобретательством, понимаем, что главное для нас - это автор, изобретатель. Человек, который делает то, что не сделает никто другой".
Директор Департамента инноваций и перспективных исследований Министерства науки и высшего образования России Виктор Медведев: "Россию всегда называли страной изобретателей. Это свойство внутри нашего характера определенно существует!"
Навигация
[0] Главная страница сообщений