Робот-спасатель и антисептик из бензина. Топ разработок российских учёных

Что делать, если двигатель неожиданно заглох посреди дороги, а до ближайшего сервиса – десятки километров? Инженеры Южно-Уральского государственного университета придумали уникальный гибридный модуль, который превращает ваш автомобиль в гибрид в экстренной ситуации. Эта запатентованная система подключается к раздаточной коробке и активирует электродвигатель, позволяя автомобилю проехать до 10 километров, избегая буксировки, дорогостоящего ремонта и опасных ситуаций. 

Чем ещё удивляли российские учёные на минувшей неделе? Они создали сверхчистые алмазные кристаллы с контролируемыми примесями для использования в квантовых компьютерах и в высокоточных температурных сенсорах. Разработали биопластик из льна, который полностью разлагается в естественных условиях за 20 дней. Превратили бензин в мощное оружие против инфекций, устойчивых к традиционным антибиотикам. И запатентовали робота-спасателя для работы в эпицентре катастроф. 

Подробнее об этих и других достижениях — в нашем материале. 

Исследователи из Института геологии и минералогии СО РАН разработали уникальные алмазные кристаллы, способные совершить революцию в квантовых технологиях. Кристаллы, созданные российскими учёными, открывают возможности для создания квантовых компьютеров нового поколения и передовых систем хранения данных. 

Ключевой особенностью новых алмазов является их исключительная чистота и однородность. Кристаллы, достигающие шести карат, не содержат посторонних включений, а в их решётку внедрены примеси – азот, кремний, германий и олово. Эти элементы формируют оптические центры, обеспечивающие яркое свечение и высокую люминесценцию, что критически важно для квантовых приложений.

«Алмазы всегда ценились за прочность и способность передавать данные, но наши разработки позволяют создавать структуры с точно контролируемыми дефектами и примесями, что делает их идеальными для квантовой памяти», – пояснил директор института Николай Крук.

Совместные эксперименты с учёными из Германии и США подтвердили уникальные свойства новых алмазов. Оптические центры в кристаллах способны концентрировать энергию фотонов даже при комнатной температуре, а их состояние может управляемо изменяться магнитными полями и электромагнитным излучением. Это открывает двери для создания ячеек квантовой памяти и крупномасштабных квантовых сетей.

Помимо этого, новые алмазы могут использоваться в качестве высокоточных температурных сенсоров, расширяя их применение в науке и высокотехнологичной промышленности. Российская разработка может стать ключевым элементом в гонке за квантовым превосходством, обеспечивая технологический рывок в области вычислений и обработки информации.

Учёные из НИТУ МИСИС разработали новую технологию создания композитных материалов на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ). Модифицированный материал обладает уникальной «самоупрочняющейся» структурой, сочетающей в себе высокую прочность и пластичность, что открывает широкие перспективы для его использования в различных отраслях промышленности.

СВМПЭ давно привлекает внимание специалистов благодаря своей высокой прочности, сравнимой с металлами, при этом оставаясь гибким и лёгким. Однако работа с этим полимером сопряжена с определёнными трудностями, особенно в создании композитных материалов, где слабым звеном часто становится соединение между волокнами и матрицей.

Команда российских учёных предложила инновационное решение: создать и волокна, и матрицу из одного и того же материала – СВМПЭ. Во время серии экспериментов, включающих спекание волокон при различных температурах и давлениях, а также механические испытания и микроскопический анализ, исследователям удалось добиться оптимального сочетания свойств.

«Нам удалось подобрать условия, при которых достигается наилучший баланс упругости, вязкости и прочности», – сообщают в НИТУ МИСИС. 

Оптимальный температурный диапазон составил 165–170 градусов Цельсия, а давление – 25–50 МПа.

Ключевым фактором успеха стала технология, которая создаёт «самоупрочненную» структуру. В процессе горячего прессования поверхность волокон частично плавится и прочно соединяется с соседними, придавая материалу исключительную прочность, устойчивость к ударам и пластичность. Исследования показали, что полимеры, изготовленные по этой технологии, значительно превосходят материалы, созданные из прессованного порошка, по своим характеристикам.

Новый композит с «самоупрочняющейся» структурой из СВМПЭ может использоваться в различных областях: от производства имплантов и защитной экипировки до компонентов для высокотехнологичных отраслей. 

В Белгородском государственном технологическом университете им. В. Г. Шухова (БГТУ) разработали уникальный биопластик, в состав которого входит полимолочная кислота и порошок из стеблей льна. Разработка обладает способностью к быстрому разложению в естественных условиях, что значительно снижает нагрузку на окружающую среду. 

Главным преимуществом нового материала является его способность к полному разложению на воду и углекислый газ в течение 20–90 дней в условиях компостирования. Для сравнения, обычные пластики, загрязняющие планету, разлагаются более 100 лет.

«Идея создания этого композита — результат многолетних исследований в области полимерных материалов», — отметили в БГТУ. Молодые исследователи из научно-исследовательской лаборатории под руководством доктора технических наук Натальи Черкашиной провели кропотливую работу, экспериментируя с составами и методами получения, чтобы добиться наилучших характеристик биопластика.

Разработанный биопластик превосходит существующие аналоги по физико-механическим характеристикам почти на 30%. Устойчивость к влаге и стабильность производственного процесса – ключевые преимущества разработки.

Важным аспектом является использование льняной костры – доступного и дешёвого побочного продукта сельского хозяйства. Это не только снижает стоимость производства биопластика, но и открывает новые рынки сбыта для сельскохозяйственных отходов.

Области применения нового материала весьма широки: строительство, текстильная промышленность, медицина, сельское хозяйство, 3D-печать и другие отрасли, где традиционно используется пластик.

Инженеры Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) представили революционную разработку – запатентованный гибридный модуль, способный спасти водителя в экстренной ситуации при поломке двигателя. Устройство позволяет автомобилю проехать до 10 километров даже с неисправным двигателем, предоставляя возможность добраться до ближайшего сервиса или безопасного места.

«Запатентованный нами резервный привод обладает рядом существенных преимуществ. Главное — это простота, то есть наш гибридный модуль может быть установлен на автомобиль непосредственно в режиме его эксплуатации, при этом нет необходимости изменять заводскую конструкцию машины», — заявил заведующий кафедрой «Автомобили и автомобильный сервис» ЮУрГУ Александр Рулевский.

Суть разработки заключается в гибридном приводе с электродвигателем, который подключается к раздаточной коробке через гидромуфту. Когда основной двигатель выходит из строя, система автоматически активирует электродвигатель, «вытягивая» автомобиль на необходимое расстояние.

В отличие от используемых ранее электронных фрикционных муфт, новый модуль использует гидромуфту. Это обеспечивает стабильную работу гибридного привода и позволяет автомобилю кратковременно двигаться бесшумно и с минимальным тепловым излучением. Гидромуфта сглаживает переход между режимами работы, снижая нагрузки на трансмиссию и предотвращая возможные повреждения.

Питание системы осуществляется от стандартных автомобильных аккумуляторов, что делает её простой в обслуживании и эксплуатации. Разработчики подчёркивают универсальность своего изобретения, отмечая возможность его применения на различных моделях автомобилей.

«Это как “последний шанс” для водителя, оказавшегося в сложной ситуации на дороге», – пояснил один из разработчиков.

Пермские учёные превратили обычный бензин в мощное оружие против инфекций, устойчивых к традиционным антибиотикам. Исследователи из ПНИПУ разработали способ получения эффективных антисептиков из нефтепродуктов, превосходящих по своим свойствам даже 70%-й спирт.

Инновационный метод включает использование бензина риформинга (содержащего ароматические углеводороды) в сочетании с перманганатом калия. В результате получается фракция ароматических карбоновых кислот, обладающих мощным противомикробным действием.

Лабораторные испытания показали впечатляющие результаты против грибка Candida albicans, с формированием зоны полного уничтожения микроорганизмов вокруг обработанного образца. Эффективность подтверждена и в отношении золотистого стафилококка и кишечной палочки.

«Самое главное преимущество – микроорганизмы не могут выработать устойчивость к комплексному химическому воздействию этих кислот», – подчёркивают разработчики. К тому же себестоимость нового антисептика значительно ниже, чем у современных антибиотиков.

Растущая устойчивость микроорганизмов к лекарствам – одна из главных угроз для человечества, по данным ВОЗ. Разработка пермских учёных может стать прорывом в борьбе с этими инфекциями, открывая новую эру в антимикробных технологиях.

Учёные Томского государственного университета создали инновационный робототехнический комплекс для работы в эпицентре катастроф. Он минимизирует риски для спасателей. Изобретение уже запатентовано и готово к использованию в опасных условиях.

Комплекс состоит из нескольких роботов: беспилотных авиационных систем (БАС) для воздушной разведки и мониторинга, а также наземного робота на гусеничном приводе с решёткой-колесом для передвижения по сложной местности.

«Разработка направлена на снижение рисков для человека при выполнении сложных задач. Например, при измерении уровня радиации в зоне техногенного ЧС», – рассказал один из авторов патента, Владимир Сырямкин.

Робот-спасатель способен проводить мониторинг территорий, подверженных химическому и радиоактивному заражению, а также участвовать в эвакуации людей с опасных участков.

Универсальность и надёжность комплекса делают его незаменимым помощником в условиях чрезвычайных ситуаций, когда присутствие человека несёт повышенную угрозу. 

Автор: Ирина Леонова