TOP-9 terobosan teknologi penjimatan tenaga pada masa hadapan

2024 Pengarang: Seth Attwood | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2023-12-16 16:12

Berita terkini sains dan teknologi. Kami menerbitkan penemuan terkini saintis, ulasan teknikal, berita terkini dari Internet dan berteknologi tinggi.

Sel solar baharu memecahkan rekod kecekapan

Menyusun sel solar perovskite di atas sel suria silikon adalah salah satu cara untuk meningkatkan jumlah cahaya matahari yang digunakan.

Penggunaan sel fotovoltaik suria sebagai sumber tenaga boleh diperbaharui semakin meningkat apabila teknologi menjadi lebih cekap dan lebih murah.

Menyusun sel suria perovskite di atas sel silikon adalah salah satu cara untuk meningkatkan jumlah cahaya matahari yang digunakan, dan kini penyelidik di Universiti Nasional Australia telah memecahkan rekod kecekapan untuk sel solar tandem ini.

Para penyelidik mengatakan sel solar baharu mereka berdasarkan perovskit dan silikon telah mencapai kecekapan 27.7% dalam menukar cahaya matahari kepada tenaga. Ini adalah lebih daripada dua kali ganda apa yang boleh dihasilkan oleh teknologi hanya lima tahun lalu (13.7 peratus), dan ini merupakan peningkatan yang baik daripada laporan dua tahun lalu - 25.2 peratus.

Menariknya, teknologi itu sudah mengatasi kebanyakan panel solar yang tersedia secara komersial, yang berlegar sekitar tanda kecekapan 20 peratus. Ia berasaskan silikon semata-mata dan dijangka mencapai had maksimumnya dalam beberapa tahun akan datang.

Kedua-dua silikon dan perovskit adalah baik untuk menukar cahaya matahari kepada tenaga, tetapi bersama-sama ia berfungsi dengan lebih baik. Ini kerana kedua-dua bahan menyerap cahaya dengan panjang gelombang yang berbeza - silikon mengumpul terutamanya cahaya merah dan inframerah, manakala perovskite mengkhusus dalam warna hijau dan biru.

Untuk memanfaatkan ini sepenuhnya, para penyelidik menyusun sel perovskite lut sinar di atas sel silikon. Perovskite mengambil apa yang diperlukannya, manakala panjang gelombang lain ditapis kepada silikon.

Para saintis kini sedang berusaha untuk meningkatkan kecekapan dengan lebih banyak lagi, dengan teknologi yang dikomersialkan semakin hampir. Kecekapan mestilah sekitar 30 peratus sebelum ia berdaya maju untuk pengeluaran besar-besaran, menurut penyelidik, dan ini dijangka berlaku menjelang 2023.

Sistem pengimejan 3D baharu boleh menangkap foton tunggal

Teknologi baharu ialah demonstrasi sebenar pertama pengurangan hingar satu foton

Penyelidik di Institut Teknologi Stevens telah mencipta sistem pengimejan 3D yang menggunakan sifat kuantum cahaya untuk mencipta imej yang 40,000 kali lebih tajam daripada teknologi semasa. Penemuan ini membuka jalan untuk penggunaan berkesan sistem LIDAR dalam kereta pandu sendiri dan sistem pemetaan satelit, komunikasi di angkasa, dsb.

Kerja ini menangani masalah yang telah lama wujud dengan LIDAR, yang menembakkan laser pada sasaran yang jauh dan kemudian mengesan cahaya yang dipantulkan. Walaupun pengesan cahaya yang digunakan dalam sistem ini cukup sensitif untuk mencipta imej terperinci beberapa foton - zarah cahaya yang kecil, adalah sukar untuk membezakan serpihan pantulan cahaya laser daripada cahaya latar yang lebih terang seperti cahaya matahari.

"Semakin sensitif penderia kita, semakin sensitif mereka terhadap bunyi latar belakang," kata saintis. "Inilah masalah yang sedang kami cuba selesaikan." Teknologi baharu itu ialah demonstrasi sebenar pertama penindasan hingar satu foton menggunakan teknik yang dipanggil Mod Isih Parametrik Kuantum atau QPMS, yang pertama kali dicadangkan pada 2017.

Tidak seperti kebanyakan alat penapisan hingar yang bergantung pada pemprosesan pasca perisian untuk membersihkan imej bising, QPMS mengesahkan tandatangan cahaya kuantum menggunakan optik tak linear eksotik untuk mencipta imej yang lebih bersih secara eksponen pada tahap penderia.

Mencari foton tertentu yang membawa maklumat di tengah-tengah bunyi latar belakang adalah seperti cuba merampas satu kepingan salji daripada ribut salji - tetapi itulah yang berjaya dilakukan oleh penyelidik. Mereka menerangkan kaedah untuk mencetak sifat kuantum tertentu ke dalam nadi keluar cahaya laser dan kemudian menapis cahaya masuk supaya sensor hanya mengesan foton dengan sifat kuantum yang sepadan.

Hasilnya: sistem pengimejan yang sangat sensitif kepada foton yang kembali dari sasarannya, tetapi yang mengabaikan hampir semua foton bising yang tidak diingini. Pendekatan ini menghasilkan imej 3D yang jelas, walaupun setiap foton yang membawa isyarat ditenggelamkan oleh lebih banyak foton yang bising.

"Dengan mengosongkan pengesanan foton awal, kami menolak sempadan pengimejan 3D yang tepat dalam persekitaran 'bising'," kata Patrick Rain, pengarang utama kajian itu. "Kami telah menunjukkan bahawa kami boleh mengurangkan jumlah hingar kira-kira 40,000 kali ganda daripada yang boleh disediakan oleh teknologi pengimejan yang paling canggih."

Dari segi praktikal, pengurangan hingar QPMS boleh membolehkan LIDAR digunakan untuk mencipta imej 3-D yang tepat dan terperinci pada jarak sehingga 30 kilometer. QPMS juga boleh digunakan untuk komunikasi angkasa lepas, di mana silau tajam dari matahari biasanya menenggelamkan denyutan laser yang jauh. Mungkin yang paling mengujakan, teknologi ini juga boleh memberi para penyelidik pandangan yang lebih jelas tentang bahagian paling sensitif tubuh manusia.

Dengan menyediakan pengimejan foton tunggal yang hampir senyap, sistem ini akan membantu penyelidik mencipta imej retina manusia yang jelas dan sangat terperinci menggunakan pancaran laser yang hampir tidak kelihatan dan samar yang tidak akan merosakkan tisu sensitif mata.

Nanosatellite "Swan" akan dihantar ke angkasa dengan layar solar

Nanosatelit Rusia "Lebed" mungkin menjadi kapal angkasa pertama yang meninggalkan orbit Bumi menggunakan layar solar. Model penerbangan satelit boleh dibentangkan dalam masa tiga tahun, selepas itu penerbangan ujian akan mengikuti.

Teknik ini dirancang untuk digunakan untuk misi penyelidikan, yang akan menjadi lebih murah kerana pengabaian penggunaan enjin pendorong berat - ini akan mengurangkan jumlah berat probe domestik. Perbezaan utama antara reka bentuk Lebed dan asing adalah reka bentuk pemutar unik layar dua bilah, yang memungkinkan untuk meningkatkan luasnya sepuluh kali ganda. Sebagai pensyarah kanan Universiti Teknikal Negeri Moscow bernama. Bauman Alexander Popov, layar berputar dua bilah, dipatenkan oleh universiti, akan dipasang pada Swan, yang tidak memerlukan bingkai untuk digunakan. "Terima kasih kepada ini, kami menjangkakan untuk meningkatkan kawasannya sepuluh kali ganda dengan berat struktur yang sama," kata saintis itu.

Menurut Popov, peranti baharu itu akan dihantar oleh kenderaan pelancar ke orbit dengan ketinggian 1,000 km. Selepas itu, ia akan memulakan putaran terkawal, yang dimulakan oleh motor elektroterma shunting - resistojet (mereka akan menerima tenaga yang diperlukan dari panel solar). Pada masa yang sama, disebabkan oleh daya sentrifugal, dua layar dengan salutan reflektif satu sisi akan dilancarkan dari silinder khas di kedua-dua belah satelit. Jumlah panjang mereka akan menjadi kira-kira 320 m.

Para saintis telah mempatenkan sistem bekalan kuasa Bumi dari angkasa

Institut Kejuruteraan Radio Moscow Akademi Sains Rusia menerima paten untuk sistem penghantaran tenaga dari loji kuasa solar yang mengorbit ke Bumi, menurut data di laman web Perkhidmatan Persekutuan untuk Harta Intelek.

Menurut dokumen itu, saintis bercadang untuk menggunakan loji tenaga suria angkasa pada ketinggian 300 hingga 1000 kilometer dan, apabila terbang di atas titik penerimaan tanah, menghantar tenaga terkumpul dalam bateri loji kuasa menggunakan gelombang mikro.

Pada masa yang sama, paten Amerika yang serupa pada tahun 1971 ditunjukkan dalam paten Rusia, di mana idea untuk mencipta loji kuasa angkasa suria pertama kali dikemukakan. Kemudian ia dicadangkan untuk meletakkan loji kuasa dalam orbit geostasioner dengan ketinggian 36 ribu kilometer, yang akan membolehkannya berada sepanjang masa secara praktikal di atas bahagian yang sama di permukaan Bumi dan dengan itu memastikan pemindahan tenaga yang berterusan ke Bumi. Walau bagaimanapun, dalam kes ini, stesen penerima mesti terletak di khatulistiwa. Cadangan Rusia memungkinkan untuk memindahkan tenaga ke kawasan lain di Bumi.

Pada 2018, timbalan ketua pengarah pertama Shvabe holding, Sergei Popov, dalam temu bual dengan RIA Novosti, berkata bahawa saintis Rusia sedang membangunkan laser orbit dengan cermin pengulang, yang akan dapat menghantar tenaga suria ke bahagian-bahagian Bumi yang mustahil atau amat sukar untuk membina loji kuasa, termasuk nombor ke Artik.

Sistem pengecaman akan membolehkan dron terbang 10 kali lebih pantas dan tidak terhempas

Jurutera dari Universiti Zurich (Switzerland) telah membentangkan sistem pengelakan perlanggaran yang asasnya baharu untuk dron - tiada yang lebih pantas dan lebih tepat di dunia. Mereka meneruskan daripada fakta bahawa kadar tindak balas 20-40 milisaat, seperti dalam kebanyakan sistem tanpa pemandu komersial, tidak mencukupi untuk mengatur pergerakan selamat dron terbang berkelajuan tinggi. Untuk menunjukkan keupayaan idea mereka, warga Switzerland menggunakan permainan bouncer, mengajar dron untuk mengelak bola terbang ke arah mereka dengan mahir.

Masalah dengan masa tindak balas dron terhadap halangan mempunyai dua punca. Pertama, kelajuan pergerakan kenderaan terbang yang tinggi berbanding dengan kenderaan darat. Kedua, kuasa pengkomputeran yang lemah, kerana sistem on-board tidak mempunyai masa untuk menganalisis keadaan dan mengenali gangguan. Sebagai penyelesaian, jurutera menggantikan penderia dengan "kamera acara", meningkatkan kelajuan tindak balas kepada 3.5 milisaat.

Kamera acara bertindak balas hanya kepada perubahan dalam kecerahan piksel individu dalam bingkai dan mengabaikan yang lain, jadi ia perlu memproses maklumat yang sangat sedikit untuk mengesan objek bergerak dengan latar belakang statik atau sedentari. Oleh itu kelajuan tindak balas yang tinggi, tetapi dalam perjalanan eksperimen praktikal ternyata bahawa drone sedia ada mahupun kamera sendiri tidak sesuai untuk tujuan ini. Kebaikan jurutera Switzerland ialah mereka membuat semula kedua-dua kamera dan platform quadcopters, serta mereka membangunkan algoritma yang diperlukan, sebenarnya, mencipta sistem baharu.

Apabila bermain bouncer, drone dengan sistem sedemikian dalam 90% kes berjaya mengelak bola yang dilemparkan padanya pada kelajuan 10 m / s, dari jarak hanya 3 m. Dan ini hanya dengan kehadiran satu kamera, jika saiz gangguan diketahui terlebih dahulu - kehadiran dua kamera membolehkan dia mengira dengan tepat semua parameter gangguan dan membuat keputusan yang tepat. Kini jurutera sedang berusaha untuk menguji sistem dalam gerakan, apabila terbang di laluan yang sukar. Mengikut pengiraan mereka, hasilnya, UAV akan dapat terbang sepuluh kali lebih cepat daripada sekarang, tanpa risiko perlanggaran.

Para saintis Singapura telah mempelajari cara membuat aerogel yang sangat baik daripada tayar lama

Para saintis di Universiti Nasional Singapura sangat kecewa dengan fakta bahawa hanya 40% daripada tayar terpakai pergi ke kitar semula, jadi mereka berusaha untuk mencari penyelesaian alternatif untuk masalah ini. Tiada rancangan yang jelas, hanya idea - untuk mengasingkan getah daripada bahan tayar dan memberikannya bentuk baharu. Sebagai contoh, ubahnya menjadi pangkalan aerogel berliang - struktur selular di mana sel-sel diisi dengan gas.

Semasa menjalankan eksperimen, saintis merendam serpihan nipis tayar dalam campuran pelarut "mesra alam" dan air untuk membersihkan getah daripada kekotoran. Kemudian larutan itu dicerna sehingga jisim seragam terbentuk, disejukkan hingga -50 ° C dan diliofilkan dalam ruang vakum selama 12 jam. Keluaran adalah aergel yang padat dan ringan.

Tidak seperti jenis aerogel lain, versi berasaskan getah ternyata berkali-kali lebih kuat. Dan selepas menggunakan salutan dari methoxytrimethylsilane, ia juga menjadi kalis air, yang dengan serta-merta menentukan bidang aplikasi yang menjanjikan - sebagai sorben untuk mencairkan tumpahan minyak. Sampah semalam akan membantu menyingkirkan satu lagi jenis sisa dan pencemaran.

Tetapi yang paling penting, saintis Singapura berpuas hati dengan sisi ekonomi ciptaan itu. Penciptaan kepingan aerogel getah dengan keluasan 1 meter persegi. dan 1 cm tebal mengambil masa 12-13 jam dan berharga $7. Proses ini boleh dipertingkatkan dengan mudah dan bertukar menjadi perniagaan yang menarik secara komersial. Terutama, memandangkan rizab yang sangat besar dan murahnya bahan sumber.

Sebuah teksi udara tanpa pemandu sedang dibangunkan di Persekutuan Rusia

Sebuah teksi udara tanpa pemandu sedang dibuat di Rusia, yang akan dapat mengangkut penumpang dalam jarak 500 km pada kelajuan pelayaran 500 km / j. Model percubaan pertama dirancang untuk dicipta menjelang 2025, ia akan digunakan untuk berlepas dan mendarat menegak.

Dijangkakan model penerbangan selanjutnya akan dihasilkan, kapasiti tampungnya ialah 500 kg (empat penumpang), tulis akhbar Izvestia.

Teksi udara sedemikian direka terutamanya untuk digunakan di bandar-bandar dengan populasi lebih sejuta dan di wilayah terbesar di negara ini. Penggunaan kenderaan itu akan menjadi relevan kerana kekurangan landasan di Rusia, jelas pemaju dari Inisiatif Teknologi Kebangsaan (NTI).

“Kelajuan tinggi kenderaan itu akan dipastikan oleh unit turbin gas yang dipasang di atas kapal dan disambungkan kepada penjana elektrik. Ia membekalkan enam enjin pegun melalui bateri supercapacitors, kata Pavel Bulat, timbalan pengarah bersama kumpulan kerja Aeronet di NTI. Menurutnya, enjin itu akan memutar kipas mengangkat dan mengekalkan, yang akan ditarik balik sepenuhnya ke dalam fiuslaj, yang bertindak sebagai sayap. Kawalan dirancang untuk dijalankan oleh kemudi jet dan dengan menukar vektor tujahan. Elektronik kuasa untuk kereta itu akan diperbuat daripada silikon karbida dan bukannya silikon tradisional.

Bahan badan juga akan menjadi inovatif. Pereka bentuk akan menggunakan aloi aluminium dan skandium terkini. Ia dibangunkan di Institut Bahan Penerbangan All-Russian. Ini akan menghasilkan fiuslaj dikimpal semua logam yang ringan.

Toyota dan Lexus membangunkan teknologi untuk menjadikan rampasan kereta tidak bermakna

Kecurian kereta adalah salah satu masalah terbesar yang dihadapi oleh pemilik kereta. Malah sistem penggera tidak selalu mengatasi tugas mereka, tetapi pengeluar sudah mempunyai penyelesaian yang lebih maju. Mulai 2020, seluruh rangkaian jenama Toyota dan Lexus di Rusia akan dilindungi oleh pengecam anti-kecurian T-Mark / L-Mark yang unik.

Pengecam ialah penandaan kereta dengan titik mikro daripada filem dengan diameter 1 mm, di mana kod PIN unik digunakan, dikaitkan dengan nombor VIN kereta tertentu. Secara keseluruhan, sehingga 10,000 mata sedemikian digunakan untuk pelbagai elemen badan dan pemasangan. Anda boleh menyemak pematuhan mereka dengan kenderaan "dipasang" di tapak toyota.ru dan lexus.ru.

Penggunaan tanda membolehkan agensi penguatkuasa undang-undang dan pembeli kereta terpakai mengesahkan data "pasport" kereta dengan tarikh sebenar pembuatan, peralatan, pembuatan dan nombor enjin serta ciri-ciri lain. Pengilang meletakkan pengecam sebagai penyelesaian yang mengurangkan minat perampas dengan ketara dalam kereta Toyota dan Lexus dan memungkinkan untuk mengecualikan kemungkinan penjualan semula kenderaan oleh mereka di pasaran sekunder.

Kereta pertama yang menerima L-Mark di pasaran domestik ialah Lexus ES - menurut pengeluar, sehingga kini tidak ada kes kecurian sedan ini yang dilengkapi dengan tanda anti kecurian. Di samping itu, pemilik kereta bertanda mempunyai diskaun sehingga 15% pada polisi CASCO mengenai risiko kecurian. Dijangka proses melengkapkan rangkaian jenama Toyota dan Lexus di Rusia dengan T-Mark / L-Mark akan selesai pada tahun 2020.

Motor elektrik Rusia pada superkonduktor akan diuji dalam penerbangan

Pakar dari TsiIAM dinamakan sempena PI Baranov memulakan persediaan untuk menguji loji kuasa hibrid pertama di Rusia dengan motor elektrik. RIA Novosti melaporkan mengenainya sehari sebelumnya, merujuk kepada perkhidmatan akhbar pusat ujian saintifik.

Pada pertengahan bulan ini, wakil institut melawat FSUE SibNIA im. SA Chaplygin , di mana mereka memeriksa makmal terbang di pangkalan Yak-40, di mana ia dirancang untuk menguji unit yang menjanjikan pada masa akan datang. Ujian penerbangan dijangka berlaku dalam masa 2 tahun. Ia dirancang untuk memasang motor elektrik suhu tinggi terkini pada superkonduktor dan sistem penyejukan di hidung pesawat, yang dicipta oleh ZAO Superox atas perintah FPI. Ingat bahawa unit ini adalah pembangunan domestik yang unik, yang mampu memberikan kelebihan ketara dalam ketumpatan kuasa dan kecekapan komponen pemasangan hibrid, berbanding dengan peralatan elektrik tradisional.

Sebaliknya, bukannya salah satu daripada tiga motor di "ekor" makmal terbang, unit turbin gas turboshaft dengan penjana elektrik, yang dibangunkan oleh USATU, akan dipasang. Unit sistem kawalan dan bateri akan diletakkan di dalam kabin Yak-40. Jurutera ujian juga akan berada di sana semasa penerbangan. Matlamat utama ujian yang akan datang adalah untuk mencipta penunjuk loji kuasa hibrid, yang pada masa hadapan boleh dipasang pada pesawat Rusia antara wilayah yang menjanjikan.