Очистить воду, спрятать от радаров корабль и вылечить от рака. На что способны российские учёные?

Теперь определить, насколько вы выгорели от работы, можно будет… по глазам. Специальный прибор, над которым работают российские учёные, по микродвижениям и скорости реакции зрачков распознает, насколько вы устали, и не допустит опасных ситуаций на производстве. 

Невидимость для кораблей и самолётов, новый сплав для микроэлектроники, сорбент, способный вытянуть из воды опасную для человека медь – до 99%, а также новые соединения платины, которые помогут доставить лекарство прямо в злокачественную клетку, не вредя здоровым клеткам – все эти разработки в нашей подборке достижений российских учёных.

Эффективный сорбент для очистки воды от меди

В совместной работе российских и французских учёных был создан новый материал для сверхэффективной очистки воды от ядовитых ионов меди. Как говорят авторы разработки, он в 14 раз превосходит по эффективности активированный уголь и способен за два часа удалить из воды 99% меди. 

Производится новый сорбент чрезвычайно просто – при комнатных условиях из кремнезёма и клея в одну стадию. При этом для производства тратится минимум ресурсов – воды, электроэнергии и химических веществ. Проблема очистки воды от ионов меди сейчас решается с помощью мембранной фильтрации или ионными смолами. Эти способы недостаточно эффективны, да к тому же требуют участия дорогостоящих реагентов и сложного оборудования. При этом высокая концентрация меди в сточных водах опасна для экосистемы и грозит предприятиям крупными штрафами. 

Новый материал погружают в воду, где содержится медь, и металл осаждается на поверхности сорбента в виде нерастворимых соединений, они прочно закрепляются на носителе. Если температура воды, которую нужно очистить, приближается к 40 градусам, эффективность удаления меди повышается, поэтому способ можно использовать для очистки горячих промышленных стоков, а в кислой и нейтральной среде и вовсе удаляются 99% меди.

Как говорят авторы разработки, со временем планируется адаптировать сорбент к фильтрации воды от других тяжёлых металлов – ртути, кадмия, свинца.

Платина от рака молочной железы

Учёные Южноуральского государственного университета разработали и испытали новое лекарство от рака молочной железы – в его основе соединения платины. Как говорят авторы, средство показало более высокую эффективность и низкую токсичность, чем популярные коммерческие препараты. Рак молочной железы сейчас успешно лечится, однако многие пациенты сталкиваются с рецидивами и побочными эффектами химиотерапии. Платина и её новые соединения могут стать основой новых более безопасных лекарств. Учёные сообщили, что ими впервые получены соединения, которые не только подавляют рост опухоли, но и защищают организм от токсического воздействия.

Испытания показали, что открытое соединение подавляет рост раковых клеток в два раза эффективнее, чем коммерческий препарат, используемый в терапии. Платина стабильна в кровотоке, но активируется непосредственно внутри самой раковой клетки, оставаясь безвредной для здоровой клетки. Вещество уже испытано на крысах, зафиксирован мощный антиоксидантный эффект и противовоспалительное действие, а также подавление роста и метастазирования опухоли.

Высокопрочный сплав для электроники

Учёные МИСИС разработали алюминиевый сплав с высокой прочностью и теплопроводностью для электроники. Он позволяет достичь оптимального сочетания прочности и теплопроводности за счёт точной настройки состава и режима термообработки. Как отмечают авторы разработки, соединение сочетает пластичность, теплопроводность, прочность и устойчивость к коррозии. Скандий и цирконий в составе в разных соотношениях позволяют создавать сплавы с заданными свойствами под конкретные задачи. 

Этот сплав решает одну из главных проблем современной электроники и электротранспорта – эти отрасли требуют материалов, которые при малом весе хорошо отводят тепло. При производстве новый автомобилей считается более эффективным получить одну большую деталь вместо набора мелких частей. И традиционные литейные сплавы для этого не подходят, так как не обеспечивают высокой теплопроводности. В новом сплаве основу составляет алюминий, к которому добавили цинк и кальций. Чтобы придать материалу большую прочность, учёные добавили к нему небольшое количество скандия и циркония, теплопроводность при этом не снизилась.

Исследование показывает, что материал с таким составом получается более пластичным и вполне может применяться для изготовления крупных деталей, которые способны одновременно выдерживать механические нагрузки и эффективно отводить тепло. 

Прибор для диагностики профессионального выгорания по глазам

Теперь профессиональное выгорание можно доказать инструментальным способом – с помощью нового прибора. Аппарат состоит из камеры-регистратора, подставки для головы и компьютера со специальной программой. Техника записывает микродвижения глаз в режиме замедленной съёмки, после чего алгоритм анализирует информацию и помогает специалистам вынести вердикт.

В основе диагностики два параметра: способность глаз различать малозаметные объекты, а также микротремор глаз, непроизвольные двидения, которые помогают людям анализировать картинку в момент фокусировки. 

«Аппарат позволяет, в отличие от имеющихся методов, не детектировать сам момент наступления утомления, а оценивать степень выраженности утомления и прогнозировать, когда наступит предел, чтобы этого не допустить», — объяснила Ирина Шошина, ведущий научный сотрудник НИЦ человекознания им. Б. Г. Ананьева СПбГУ.

В первую очередь, такое устройство будет использоваться для медосмотров сотрудников опасных производств, где от их сосредоточенности зависит безопасность других.

Покрытие, прячущее от радаров самолёты и корабли

Учёные Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ совместно с коллегами из Китая разработали новое покрытие из метаматериала, способное значительно снижать заметность крупных объектов для радиолокационных систем. Эта технология может использоваться для малозаметных самолётов и кораблей, фактически они будут невидимы для радаров. 

Как работает обычный радар? Он отправляет электромагнитные волны и ловит их отражение от конкретных объектов, благодаря этому объекты становятся видимы. Поэтому военные разработки в этой сфере направлены на снижение этого отражения. В России уже есть подобные исследования, однако нынешние технологии дороги в использовании и ограничены – например, работают только с небольшими объектами или в одном диапазоне частот. 

Учёные МФТИ пытаются решить эти проблемы. Созданное покрытие представляет собой многослойную конструкцию из гибких печатных плат с нанесёнными медными перекрестиями. Разработка функционирует в так называемом ENZ-режиме - epsilon-near-zero, или "эпсилон-почти нулевой". Это состояние, при котором отдельные компоненты диэлектрической проницаемости материала становятся близкими к нулю. В результате электромагнитная волна практически не испытывает фазового сдвига, а взаимодействием волн с объектом можно тонко управлять. Таким образом существенно уменьшается рассеяние радиоволн от крупных объектов сразу на двух независимых частотах. Причем параметры невидимости можно настраивать под свои задачи. Успешно проведены испытания в безэховой камере. Разработка фактически открывает путь к созданию систем маскировки, которые могут использоваться в авиации и флоте. Учёные продолжают совершенствовать свой проект, повышая уровень невидимости. Кроме того, в дальнейшем невидимость может стать из статической динамической – то есть изменять параметры прямо во время движения. 

Текст: Ирина Баландина

Фото сгенерированы Шедеврум