1. Некроарахноботи
Фрагмент відео: Rice University
Іноді нові технології можуть бути надзвичайно інтригуючими і водночас настільки моторошними, начебто все відбувається у фільмі жахів.
Інженери з Університету Райсу навчилися перетворювати мертвих павуків на роботів-хапачів. Глава проекту Деніел Престон з Інженерної школи Джорджа Брауна виявив, що навіть після смерті павуки зберігають структуру тіла, ідеальну для захоплення різних об’єктів.
Щоб рухати кінцівками, павуки використовують гідравліку. У їхньому головогруді (просомі) є спеціальна камера, яка то стискається, то розширюється, що призводить до переливу крові (гемолімфи). Коли тиск знижується, ноги згинаються, коли підвищується – розгинаються.
Вчені зуміли змусити мертвого павука-вовка рухати кінцівками, встромивши йому голку в просому. «Некроробот» успішно хапав і переміщував речі, у тому числі друковані плати та своїх родичів.
Мертвий павук піднімав близько 130% власної ваги, а іноді й набагато більше.
При цьому він успішно згинав і розгинав кінцівки тисячі разів поспіль, перш ніж вони ламалися. Дослідники пов’язують це із зневодненням суглобів. І вважають, що можна подолати обмеження, якщо покрити ноги міцними полімерами.
Ви можете спитати: навіщо вчити мертвих павуків вистачати предмети? Ну, перспективи «некророботи» великі. Вони можуть виконувати дрібну роботу, наприклад збирати електроніку, вбивати комах-шкідників, а то й у медицині приносити користь. Враховуючи, що самі павуки біорозкладаються, «некроробототехніка» ще й екологічно безпечна.
Можливо, надалі вдасться перетворювати на роботів мертві тіла більші, ніж у павуків. Звичайно, все це нагадує сюжет «Франкенштейна» Мері Шеллі, але не переживайте. Насправді небіжчикам буде все одно.
2. Пісочні батареї
Відновлювану енергетику часто критикують за те, що електрика, що виробляється нею, не вдається накопичувати. Зберігати вугілля чи бензин нескладно, на відміну енергії, яку виробляють вітряки і сонячні панелі. Звичайно, є акумулятори, але літій для них ресурс дорогий, та ще й токсичний.
Вирішити проблему може розробка фінських інженерів із компанії Polar Night Energy, які знайшли спосіб запасати енергію буквально у пісок. Вони взяли сталевий контейнер розміром 4×7 м і набили його 100 тоннами піску, а потім використали енергію вітру та сонця, щоб його нагріти.
В результаті вийшла термальна або, як її називають, термоелектрична батарея.
Принцип її дії заснований на термоелектричному ефекті, що виникає за різниці температур у різних шарах робочого тіла батареї. Пісок або інший схожий теплоносій нагрівається до високої температури, потім тепло передається через термоелектричні модулі, що містять напівпровідникові матеріали, які і генерують електричний струм.
Подібні батареї дуже ефективний спосіб зберігати надлишки електрики, до того ж вони вкрай дешеві у виробництві. Це дозволить з повнішою віддачею використовувати поновлювані джерела енергії та вирішити проблему нерівномірного її виробництва.
Як бачите, технології, які здатні покращити майбутнє людства, необов’язково мають бути складними. Деякі їх досить прості, але дуже ефективні.
3. Космічна катапульта
Фрагмент відео: SpinLaunch
У той час як Ілон Маск намагається вичавити максимальну продуктивність зі старих добрих ракетних двигунів, хлопці з компанії SpinLaunch вирішили піти більш оригінальним шляхом та закидати вантажі на орбіту за допомогою космічної катапульти. І вони вже мають працюючий прототип, який пройшов випробування.
Замість палити традиційне хімічне паливо, апарат SpinLaunch запускає об’єкти в космос за допомогою кінетичної енергії. Тобто просто бере, розкручує і кидає супутник у біле світло як у копієчку. Потім йому все одно доведеться задіяти хімічні двигуни, щоб стабілізувати орбіту. Але можливість дістатись космосу без необхідності будувати величезну ракету все одно вражає.
Компанія SpinLaunch стверджує, що їхня система скорочує витрати на паливо та інфраструктуру для запусків у 10 разів. Даєш доступний космос у кожному дворі.
Правда, щоб запустити супутник, його потрібно розігнати в центрифузі до швидкості 8 000 км/год, причому він зазнає перевантаження в 10 000 G. Людину, природно, така штука катапультує на орбіту тільки в рідкому стані – буквально бризкає пасажирами на першій космічній. Але з неживими вантажами впорається на ура.
4. Потний суперконденсатор
Вам не набридло весь час заряджати свій телефон, розумний годинник, навушники та інші гаджети? Фахівці з Інженерної школи Джеймса Ватта при Університеті Глазго вирішили розібратися з цією проблемою раз і назавжди. Вони розробили новий тип гнучкого суперконденсатора, в якому електроліт із звичайних батарей замінено згодом.
Коли тканина з поліефірної целюлози вбирає біологічну рідину людини, позитивні та негативні іони поту взаємодіють з поверхнею покриває її полімеру і викликають електрохімічну реакцію, що генерує енергію. Суперконденсатор з розумного текстилю може бути повністю заряджений, увібравши всього 20 мікролітрів рідини. І він цілком здатний витримати 4000 циклів зарядки та розрядки.
Уявіть собі, що вам більше не потрібно буде знімати фітнес-браслет, щоб ставити його на зарядку, – надів і носи собі.
А якщо такий полімер вплести в толстовку, то можна буде на пробіжці ще й смартфон підживити. Але у таких батарей є і більш важливе застосування – їх можна задіяти в кардіостимуляторах, датчиках відстеження параметрів життєдіяльності та інших медичних пристроях, що носяться, які вимагають безперервного живлення.
Людський піт як робоче тіло батареї перспективний ще й тим, що він екологічний. На відміну від того ж токсичного літію його можна проливати він скільки завгодно.
5. «Живий» бетон
У принципі бетон, що самовідновлюється, — не нова технологія. Існують матеріали, здатні самостійно ремонтувати мікроскопічні тріщини, перешкоджаючи їх розширенню та запобігаючи проникненню вологи та впливу агресивних середовищ. Зазвичай до складу бетону, що самовідновлюється, додаються мікрокапсули з ремонтними речовинами або волокна, що тверднуть при контакті з водою.
Але вчені з Університету Колорадо в Боулдері вирішили піти далі створили буквально живий будівельний матеріал (living building materials, LBM). Він зроблений з гідрогелю та піску, до яких додали фотосинтезуючі ціанобактерії Synechococcus. Коли в структурі цього матеріалу з’являються тріщини, ціанобактерії починають процес біомінералізації, буквально загоюючи пошкодження.
Вчені вважають, що їхній «бетон з бактеріями» дозволить створювати конструкції, які зможуть не лише самостійно «заліковувати» тріщини, а й поглинати небезпечні токсини з повітря та навіть світитися за командою. Як вам перспектива оселитися у «живому» будинку?
6. Вуглецевловлювач
На даний момент життєво важливе завдання щодо зниження рівня CO2 в атмосфері планети виконують наші зелені друзі – дерева за допомогою перевіреної мільярдами років технології фотосинтезу. Нові розробки можуть полегшити їхню нелегку місію, причому дозволять поглинати більше вуглекислого газу і займуть меншу площу.
Швейцарська компанія Climeworks запустила в Ісландії Orca – найбільший у світі завод з уловлювання та зберігання вуглецю, що працює за технологією під назвою DAC (Direct Air Capture, “пряме захоплення повітря”). Принцип гранично простий: завод засмоктує повітря навколо себе, а потім його фільтрує. Прямо як домашній кондиціонер, тільки величезний.
Будівництво Orca розпочалося у травні 2020 року і завершилося менше ніж за 15 місяців завдяки його простій модульній конструкції. При цьому він здатний щорічно видаляти з атмосфери 4000 тонн CO2.
Вуглекислий газ, що уловлюється заводом, змішується з водою і прямує вглиб землі. Протягом кількох років цей CO2 реагує з природним базальтом і перетворюється на тверді карбонатні мінерали. Крім того, зібрану вуглекислоту можна буде переробити та використовувати для створення синтетичного палива.
7. 3D‑друк кісток та органів
3D‑друк — вкрай багатообіцяюча галузь, яка може забезпечити людство всім, що завгодно — від дешевих будинків до космічних двигунів. Але одним із найбільш інтригуючих застосувань цієї технології є створення на 3D принтерах кісток і внутрішніх органів.
Компанія Ossiform створює індивідуальні протези різних кісток з біокераміки та трикальційфосфату – матеріалів, властивості яких подібні до властивостей кісткової тканини в людському тілі. Лікарі проводять МРТ, щоб отримати дані про кістку, що замінюється, які потім передаються в Ossiform. На основі цих відомостей компанія створює 3D модель імплантату, який спеціально розробляється для кожного окремого пацієнта і точно імітує анатомічну форму і структуру реальних кісток. Хірург перевіряє дизайн, і після друку імплантату на 3D принтері його можна використовувати під час хірургічної операції.
Крім вживлення в організм людини, продукти Ossiform підходять і для навчання хірургів.
Інший перспективний спосіб застосування 3D-принтера в медицині – друк людських органів. Технологія заснована на використанні біологічно сумісних матеріалів, таких як біополімери та клітини, взяті у донора, найчастіше у самого пацієнта.
Спеціальний принтер нашаровує ці матеріали, дотримуючись суворого порядку, щоб створити тривимірну структуру органу. Потім клітини, впроваджені в матеріал, розростаються та поглинають полімер, утворюючи на ньому, як на каркасі, тканини, органи, а іноді й цілі частини тіла.
Наприклад, таким чином одного разу надрукували ніс. Причепили його до передпліччя хворого, він там за пару місяців прижився, а потім його пересадили на обличчя.
І навіть сітківку ока людини можна надрукувати на 3D-принтері, задіявши стовбурові клітини. Цю технологію розробили вчені з Національного очного інституту США у 2022 році.
8. Екологічний грибний похорон
Перенаселення планети — серйозна проблема, і не лише тому, що мільярди людей треба чимось годувати, а й тому, що їх ще треба десь ховати. Землі, пущені під цвинтарі, ще не скоро будуть придатні для будь-якого іншого застосування, адже продукти трупного гниття не дозволяють вирощувати на них корисні рослини.
Кремація теж не вихід, оскільки на спалювання тіл витрачається дуже багато енергії. Крім того, в атмосферу викидається багато вуглекислоти, та ще й шкідливої ртуті – при випаровуванні зубних пломб.
Але оригінальна технологія «зеленого» похорону, яку вже зараз застосовують у США та Великобританії, дозволяє утилізувати тіла без жодних збитків для природи. Померлий міститься у спеціальний контейнер, де відбувається контрольована декомпозиція під впливом спеціально підібраних грибів та мікроорганізмів. Цвіль та грибки роду Agaricus харчуються органічним матеріалом, включаючи останки. Вони розкладають білки, вуглеводи та жири, перетворюючи їх на гумус та поживні речовини.
Внаслідок цього процесу утворюється грибний компост, який може бути використаний для добрива. Мало того, що компостування знижує шкідливий вплив продуктів гниття на довкілля, воно ще сприяє швидкому відновленню родючості грунту.
