НТИ ноябрь 2011 Ч.1 Экология, Энергия, Электроника

Уважаемые коллеги, читатели «Методолога»!

С некоторым опозданием приступаю к оформлению ноябрьского обзора новостей, находясь под впечатлением прошедших выборов в Государственную и городскую Думы. Мне довелось (уже не впервые) наблюдать эту процедуру изнутри, в качестве члена участковой избирательной комиссии. Вывод: сработало правило, озвученное в свое время тов. Сталиным: важно не то, как голосуют, а то, как считают. Добавлю от себя   -  самое важное то, кто и как суммирует сведения от участков. Лично у меня возникает вопрос: можно ли методами ТРИЗ сделать выборы честными? Где тут главное звено, за которое нужно вытянуть всю цепь?

А теперь вернемся к нашим ба… неполитическим новостям.

Раздел ЭКОЛОГИЯ продолжает тему борьбы с космическим мусором. «Наземная лазерная пушка будет превращать космический мусор в маленькие пылающие ракеты, сходящие с орбиты», сообщает 9 ноября www.nanonewsnet.ru. «Буквально не проходит и недели, что бы кто-нибудь из ученых или исследователей не предложил свою идею борьбы с увеличивающимся количеством космического мусора, вращающегося на низкой околоземной орбите. Сейчас мы расскажем еще об одном методе, вовлекающем использование наземной лазерной установки. Используя импульс этой мощной лазерной пушки, система создала бы реактивную струю плазмы, буквально испарив часть обломка. Таким образом, каждый кусок комического мусора превращается в миниатюрную ракету, которая под воздействием импульса ее плазменного «двигателя» сходит с орбиты и сгорает в верхних слоях атмосферы Земли. Описание принципов построения и работы системы было описано в интернет-издательстве arXiv на прошлой неделе. В основе системы находятся уже существующие сейчас технологии и технологии, которые находятся в стадии разработки. Но в отличие от других подобных систем, которые имеют ограничения по мощности, мощности данной системы достаточно для того, что бы увести с орбиты и маленькие и большие части космического мусора. Слежение за космическим мусором и наведением лазера на цель будет заниматься компьютер, обрабатывающий данные, получаемые от оптического телескопа с минимальным диаметром зеркала в 10 метров. Согласитесь, требования совсем не слабые, таких телескопов на Земном шаре – раз, два и обчелся. Еще большее веселье, нежели чем удивление, возникает в тот момент, когда начинаешь читать требования к лазеру. Ученые из Корнуэльского университета подсчитали, что для воздействия на часть космического мусора массой 0.75 килограмм потребуется импульс лазера с оптической мощностью в 81 КВт, а для того, что бы воздействовать на большой кусок, весом в одну тонну, оптическая мощность должна достигать уже 370 КВт. Отмечу, что такие мощные лазеры хоть и существуют в настоящее время, но являются экспериментальными изделиями, и, как следствие, невероятно дороги сами по себе и в эксплуатации. Но, по всей видимости, ученые считают, что использовать дорогостоящие лазеры – это все же лучше, чем запускать в космос специальные космические аппараты-тральщики, один запуск которых на орбиту может обойтись в сотни миллионов долларов. Согласно их расчетам, стоимость уничтожения одного маленького обломка будет колебаться в пределах нескольких тысяч долларов, а вот стоимость «сброса» с орбиты больших частей может передвинуться к отметке одного миллиона долларов. Конечно, подобные лазерные системы очистки от космического мусора вряд ли будут когда-либо реализовываться, ведь такие системы легко могут использоваться и для нанесения урона космическим аппаратам. Поэтому и этот проект ожидает подобная участь, но по крайней мере, хоть кто-то думает о проблеме космического мусора и о путях ее решения».

Раздел ЭНЕРГИЯ продолжает тему солнечной энергетики. Не забываем мы и о новых энергоносителях. «Швейцарцы создали рекордные солнечные ячейки на красителях», пишет 14 ноября www.membrana.ru. «Фотоэлектрические панели на основе сенсибилизированных красителей при массовом производстве могут быть заметно дешевле кремниевых. Но кремниевые пока явно эффективнее. Сократить это отставание удалось группе европейских учёных. Специалисты из лаборатории фотоники и интерфейсов (LPI) под руководством профессора Михаэля Гретцеля (Michael Grätzel), развивая свои предыдущие исследования, построили крохотную солнечную батарейку с КПД в 12,3%. Число это кажется небольшим, но оно является рекордом для ячеек на основе сенсибилизированных красителей. Предыдущее достижение в этом классе (10,6%) было показано в апреле 2011 с применением ряда новых идей. Типичный КПД ячеек данного типа лежит в районе 8%. Чтобы повысить планку, химики заменили стандартные компоненты красителя — рутений и йод — на порфирин и кобальт. Этот набор веществ позволил швейцарцам увеличить поглощение света, улучшить электронный обмен в толще панели и поднять напряжение, развиваемое под солнечными лучами. Изобретение Гретцеля и его коллег открывает возможный путь для замены кремниевых панелей во многих приложениях. Тем более что до теоретического максимума для сенсибилизированных панелей (а это целых 30%) ещё далеко».

«Физики сделали мощную солнечную батарею из серебряных "наноелочек"», сообщает 3 ноября www.nanonewsnet.ru. «Американские физики создали мощную солнечную батарею, великолепно поглощающую весь спектр видимого света, высадив «лес» из серебряных «елочек» на поверхности диэлектрика. Группа ученых под руководством Корэя Эйдина (Koray Aydin) из Калифорнийского технологического института в городе Пасадена (США) сделала это открытие, экспериментируя с плазмонными резонаторами разной формы. Тонкие полоски из некоторых металлов – к примеру, медь, золото или серебро – способны поглощать видимый свет и передавать его дальше в виде тепла или других форм электромагнитного излучения. Это объясняется тем, что на поверхности металла возникают так называемые плазмоны – коллективные колебания электронов, способные поглощать и испускать энергию в виде световых волн. Эйдин и его коллеги обнаружили, что тонкие полоски серебра в форме «елочек» из вытянутых трапеций великолепно поглощают свет в видимом диапазоне излучения и испускают полученную энергию в виде теплового излучения. Солнечная батарея состоит из трех слоев – металлической подложки, изолятора-диэлектрика и плазмонных резонаторов-«елочек» на его поверхности. Ученые подготовили два типа «деревьев» – с шириной «ствола» в 60 и 120 нанометров. Расстояние между отдельными растениями в «лесу» на диэлектрической подложке составляло 300 нанометров. Серебряная подложка служит дополнительным отражателем света, не позволяя ему покинуть пределы батареи. Металлический «лес» играет роль световых антенн, захватывая видимое излучение и передавая его энергию в диэлектрик. Ученые «высадили» несколько параллельных рядов «деревьев» на пластинку из диэлектрика и проверили работу, облучая батарею лазерным лучом, у которого они меняли интенсивность, поляризацию и длину волны. В «обычных» плазмонных резонаторах ширина металлических полосок задает пик поглощения света – для 60 нанометровой «ленты» этот пик приходится на 488 нанометровые волны, видимый синий свет, а для 120 нанометров – на 507 нанометровое излучение, то есть видимый зеленый свет. Это ограничивает эффективность и сферу применения таких устройств, так как инженерам и ученым приходится подбирать «правильную» длину волны для каждого случая практического применения. Елочки из трапеций не страдают таким недостатком – они хорошо поглощают любой свет с длиной волны в пределах 450–600 нанометров при перпендикулярной «лесу» поляризации света, и от 450 до 750 нанометров – при параллельной поляризации. Такое устройство лучше всего захватывает лучи света с длиной волны в 504 нанометра и поглощает 77% энергии в этой области спектра, и несколько хуже остальную часть видимого спектра – эффективность «леса» падает до 30–45%. Авторы статьи улучшили работу своей батареи, превратив «линейный» лес в «клетчатый» при помощи перпендикулярных рядов «елочек». Как отмечают ученые, такая батарея поглощает от 70 до 99% видимого света и эффективность такой конструкции не зависит от поляризации волн и лишь незначительно снижается при увеличении угла падения лучей. В среднем батарея Эйдина и его коллег поглощает около 71% энергии видимого излучения. Ученые полагают, что производительность их устройства можно будет увеличить, превратив его в «бутерброд» из нескольких слоев диэлектрика и металлического «леса». Тепловая энергия, которую производят такие батареи, может быть использована для производства электричества или других целей. Кроме того, такие резонаторы можно будет наносить на пластины полупроводников и получать электричество напрямую».

«Sharp установила новый мировой рекорд КПД солнечных батарей», пишет 15 ноября www.nanonewsnet.ru. «Специалисты из компании Sharp поставили новый мировой рекорд по эффективности преобразования света в солнечных панелях. Используя оригинальную трехслойную структуру, они довели КПД своих панелей до 36,9%. В состав ячеек включены слои с фотопоглощающими композитными материалами из иридия и галлия. Чаще всего такие ячейки используются в солнечных батареях спутников. Конструкция с тремя слоями была предложена компанией Sharp еще в 2000 году. Конструкция, в состав ячеек которой входил (в нижнем слое) композитный материал InGaAs (indium gallium arsenide), в 2009 году установила мировой рекорд по эффективности преобразования света в электроэнергию на уровне 35,8%. Этот показатель удалось улучшить благодаря уменьшению сопротивления тех зон перекрытия, что необходимы для соединения слоев ячеек в серию. В будущем инженеры Sharp планируют создать легкие и гибкие солнечные батареи путем осаждения фотопреобразующих слоев на пленочную основу, чтобы их можно было легко интегрировать в конструкцию не только спутников, но и самолетов и автомобилей».

«Химики придумали жидкое хранилище для водорода», сообщает 28 ноября www.membrana.ru. «Подобранное исследователями соединение безопасно в обращении, стабильно на воздухе и в присутствии влаги. И при этом оно способно накапливать водород и отдавать его по требованию. Учёные из университета Орегона разработали интересный метод хранения водорода в легко перестраиваемом соединении на основе бор-азот-метилциклопентана (BN-methylcyclopentane). В отличие от целого ряда предыдущих исследований, по большей части сосредоточенных на твёрдых материалах, накапливающих H2, новый состав работает в жидком виде. Это означает, что данное вещество можно заливать в бак так же, как бензин, и фактически на тех же самых АЗС. Такое свойство новинки может облегчить переход транспорта на новый вид энергоносителя. При этом бор-азот-метилциклопентан сам не является топливом, но при соприкосновении с катализатором – хлоридом железа – состав выпускает газообразный водород, оставаясь всё время в жидкой фазе. Водород нетрудно использовать в топливных элементах или ДВС. Отработавший состав можно отправить на повторную зарядку водородом, утверждают разработчики. Это, быть может, не так удобно, как заправка гидридных баков или ёмкостей с разными сорбентами (которые, однако, всё никак не выйдут из стадии опытов). Но очевидно, что новый способ хранения водорода на борту транспортных средств удобнее и безопаснее ныне используемых баллонов со сжатым водородом или баков с жидким H2».

«Новая технология производства природного газа: только воздух и солнце» - называется заметка, размещенная 30 ноября на www.nanonewsnet.ru.« Уникальная технология, созданная специалистами компании HyperSolar, позволит производить природный газ из солнечной энергии и воздуха. Этот процесс основывается на передовых нанотехнологиях, с его помощью можно ликвидировать неблагоприятные последствия добычи природного газа без внесения существенных изменений в сегодняшнюю инфраструктуру его доставки и использования – коренным образом изменяется только сама добыча газа, при которой не задействуются подземные источники, а используются экологичные наземные генерирующие станции и «бесплатное» сырье. Новая технологи основана на генерации природного газа из простой воды и углекислого газа с использованием солнечного света. Вдохновением к созданию такого метода исследователям послужил естественный фотосинтез в растениях. Именно процесс фотосинтеза имитирует запатентованная технология HyperSolar, выделяя с помощью солнечной энергии водород из воды. После этого свободный водород вступает в реакцию с углекислым газом, образуя в конечном итоге метан – а это уже основной компонент природного газа. Авторы метода уверены, что этот бесконечный и очень дешевый природный газ сможет стать достойной альтернативой традиционному. Кроме того, из нового процесса убираются добыча, очистка и переработка ископаемого газа, что также увеличивает перспективы этого метода, не говоря уже о решении проблемы загрязнения окружающей среды углекислым газом, выделяемым традиционной технологией. Ученые из HyperSolar также продумали момент, связанный с дефицитом воды в наиболее солнечных регионах земли: новая технология способна использовать в качестве сырья даже сточные воды с большим содержанием органических молекул всех видов. Все токсины будут выводиться путем фотоокисления, одновременно с производством молекулярного водорода и чистой воды…»

Раздел ЭЛЕКТРОНИКА  в этот раз посвящен источникам света. «Созданы эффективные гибкие органические светодиоды», информирует 7 ноября www.nanonewsnet.ru. «Исследователи из Канады создали органические светоизлучающие диоды (ОСИД), размещенные на гибких полимерных подложках, сохраняющие высокую эффективность своих негибких аналогов. Результаты работы могут стать базой для качественного скачка в создании гибких дисплеев. Органические светоизлучающие диоды отличаются рядом преимуществ по сравнению со своими неорганическими аналогами. Например, в отличие от обычных светоизлучающих диодов, органические светоизлучающие диоды не содержат токсичных тяжелых элементов, например – мышьяка, применение которых в электронике на законодательном уровне ограничено или запрещено в ряде стран. Другие преимущество органических светоизлучающих диодов – их аморфность, позволяющая придавать им различную форму. Наиболее перспективно нанесение органических светоизлучающих диодов на гибкую полимерную подложку – такой подход может оказаться полезным для создания компьютерных дисплеев, которые можно свернуть в рулон или светоизлучающих обоев. Однако благодаря строению органических светоизлучающих диодов большое количество излучаемого ими света ими же и поглощается, что приводит к их низкой эффективности (КПД большинства ОСИД составляет 20–30%). Известным способом решения этой проблемы является нанесение светоизлучающих устройств на поверхность с высокой отражательной способностью, например – на стекле. Однако, поскольку стекло не является гибким материалом, эффективность гибких органических светоизлучающих диодов до настоящего времени оставляет желать лучшего. Майклу Хиландеру (Michael Helander) из Университета Торонто нашел способ размещать органические светоизлучающие диоды на гибких поверхностях, сохраняя и даже увеличивая их эффективность. Вместо того чтобы непосредственно наносить ОСИД на светоотражающую подложку исследователи создали трехслойную систему, включающую в себя гибкую подложку, светоизлучающий диод, а между ними – ультратонкий светоотражающий слой, способный изгибаться одновременно со всей системой. Этот светоотражающий слой, представляющий собой слой пентоксида тантала (Ta2O5) толщиной 50–100 нм позволяет увеличить светоизлучающую эффективность новой системы до 63% (по зеленому свету). Мишель Муччини (Michele Muccini), эксперт по органическим светоизлучающим диодам, отмечает, что достижение Хиландера имеет огромное значение для развития органической оптоэлектроники, добавляя, однако что стоимость технологии напыления слоя Ta2O5 может стать проблемой для массового производства дешевых гибких органических светоизлучающих диодов – желательно найти более дешевую альтернативу оксиду тантала. Хиландер признает это, заявляя, что до появления новой технологии на рынке может пройти от трех до пяти лет. В дальнейших планов исследователей масштабирование процесса и методики для перехода от производства лабораторных прототипов гибких ОСИД площадью несколько квадратных сантиметров до оптоэлектронных устройств, площадь которых бы составляла несколько квадратных метров».

«Надувной солнечный светильник готов выйти на рынок», утверждает 16 ноября www.membrana.ru. «Американцы разработали всепогодный источник света, предназначенный в первую очередь для бедных стран, для жителей, не имеющих доступа к электрической сети, а также для людей, пострадавших в стихийных бедствиях. Но сначала новинку предложили обычным покупателям. Светильник LuminAID состоит из гибкой тонкоплёночной солнечной батареи, пары плоских аккумуляторов размером с монетку и нескольких ярких светодиодов. Все они герметично запечатаны в полупрозрачный полимерный пакет – он одновременно играет роль рассеивателя. 50 таких светильников плотно упаковываются в коробку, в которую поместилось бы всего восемь обычных фонариков на батарейках, высчитали авторы проекта. А это значит, что пакетики LuminAID можно легко и с минимальными затратами транспортировать, скажем, в составе гуманитарной помощи. Эта оригинальная новинка – разработка компании LuminAID Lab. Основали её выпускницы школы архитектуры университета Колумбии Анна Сторк (Anna Stork) и Андреа Срешта (Andrea Sreshta). Изобретательницы подчёркивают главное преимущество LuminAID перед другими аварийными источниками света: тонкий пакет легко складывается, да и в развёрнутом виде занимает очень мало места. Для того чтобы LuminAID заработал, его нужно предварительно подержать на дневном свету. Ещё эту лампу-подушку следует надуть, так, как надувают, скажем, детский плавательный круг. Остаётся только нажать герметичную кнопку, чтобы получить свет. Полная зарядка светильника LuminAID на ярком солнце занимает 4-6 часов, после чего аппарат готов выдавать 35 люменов в течение 4 часов (условный режим «чтение») либо 20 люменов на протяжении 6 часов (режим «аварийный свет, ночник»). Аккумуляторы рассчитаны на 800 циклов зарядки. Надувной пакет не только защищает начинку светильника от непогоды, воды, пыли и грязи, но и позволяет прибору плавать…»

«Предложен альтернативный биологический источник света», пишет 24 ноября www.nanonewsnet.ru. «Компания Philips предлагает совершенно новый концепт – использовать в качестве альтернативного источника освещения биолюминесцентные микроорганизмы. Концепт под названием Probe представляет собой стеклянные емкости, похожие на пчелиные соты, внутри которых помещены живые бактериальные культуры, которые в процессе своей жизнедеятельности излучают мягкий зеленый свет. Каждая ячейка при помощи специальной силиконовой трубки связана с источником питания – компостированным осадком. Все трубки создают замкнутую систему. Существенным минусом нового проекта, который не позволит ему на данный момент стать достойным заменителем обычных ламп накаливания или светодиодов, является его недостаточная яркость – света, который выделяет подобный «светильник», недостаточно для нормального чтения. Пока что новый концепт можно использовать лишь в таких местах, где не требуется яркий свет, – в ночных клубах, кафе, ресторанах, театрах и т.п. Однако создатели устройства выражают уверенность, что в будущем подобные технологии будут только укреплять свои позиции на рынке альтернативных источников освещения, будут развиваться и увеличивать свой осветительный потенциал».

 

Продолжение следует

 

Алфавитный указатель: 

Рубрики: 

Комментарии

Re: НТИ ноябрь 2011 Ч.1 Экология, Энергия, Электроника

Изображение пользователя blandux.

Жидкое хранилище для водорода. Очевидно, что какая-то автомобильная компания должна сразу же подхватить эту идею и начать выпускать машины с ДВС нового типа, дабы стать лидером в этом направлении. Почему бы это не должна стать Российская фирма? Покупаем патент и вперёд!

Re: НТИ ноябрь 2011 Ч.1 Экология, Энергия, Электроника

blandux wrote:
Жидкое хранилище для водорода. Очевидно, что какая-то автомобильная компания должна сразу же подхватить эту идею и начать выпускать машины с ДВС нового типа, дабы стать лидером в этом направлении. Почему бы это не должна стать Российская фирма? Покупаем патент и вперёд!

Тут главная проблема в инфраструктуре. Мало запасти водород (рассказанная нам здесь идея далеко не единственная), но нужно еще сделать так, чтобы он был на заправках (для начала хотя бы нва двух-трех десятках в городах размера Питера).
Противоречие вполне очевидное: чтобы такие машины кто-то покупал, водород должен быть на заправках, но чтобы он там был, нужно чтобы кто-то ПЕРЕД ЭТИМ купил много таких машин.
И еще: водородный двигатель - как правило не ДВС (но это уж так, слегка позанудствовать)

Subscribe to Comments for "НТИ ноябрь 2011 Ч.1  Экология, Энергия, Электроника"