Сверхчистое стекло и биодизель из водорослей. Свежие разработки российских учёных

Способ обойтись при производстве сверхчистого кварцевого стекла без токсичного хлора придумали учёные Пермского политеха. Получившееся стекло можно использовать для литографии, лазерных установок, космического оборудования, при этом его качество сравнимо с лучшими зарубежными аналогами. 

А ещё учёные из Калининграда придумали производить биодизель из микроскопических водорослей, а неподалёку от Москвы вырастет синхротронный мегакомплекс «СИЛА», который может заглянуть в саму суть вещества. О самых интересных новостях науки рассказывает наш технодайджест

Способ предсказать процесс зажигания космического топлива

Учёные Томского политехнического университета совместно с коллегами из МИСиС разработали математическую модель, которая описывает процесс зажигания самовоспламеняющихся топлив. Такие составы состоят из топлива окислителя, которые взаимодействуют при контакте, и им не нужны дополнительные нагревы или внешнее воздействие. Топливо такого рода используют в ракетных системах, причем ни одна из существующих моделей не может точно предсказать параметры, при которых начнётся такое горение. 

Учёные ТПУ составили математический алгоритм, который описывает, когда произойдет зажигание топлива и с какими параметрами будет происходить. Эксперименты показали – модель с удовлетворительной точностью предсказывает процессы воспламенения топлива, погрешность при сравнении расчётных и экспериментальных значений не превышала 10-15%. Сейчас политехники работают над повышением точности расчётов, это важно для практического использования разработки. В будущем алгоритм может повысить безопасность и управляемость топливных систем с самовоспламенением в основе. 

Синхротронная мегаустановка «СИЛА»

Мегакомплекс, который позволить проводить исследования структуры на субатомарном уровне с высоким временным разрешением, разрабатывается в Курчатовском институте. Комплекс с синхротронным излучением и лазером на свободных электронах получил название СИЛА. В ее состав войдут 46 экспериментальных станций, которые будут работать в круглосуточном режиме – главная их задача изучение свойств материалов в различных внешних условиях. Лазерные станции (всего их 6) будут изучать отдельные частицы, вирусы и вещества, близкие к внутризвёздным. Пока разработанный проект проходит экспертизу, на строительство понадобится около 10 лет. Рядом будет построен кампус для сотрудников. Среди потенциальных областей применения результатов – медицина, энергетика, металлургия, электроника и оборонная промышленность. 

Дизельное топливо из микроскопических водорослей

Интересный способ преодолеть бензиновый кризис предложили ученые Балтийского федерального университета имени Канта – производить дизельное топливо из микроскопических водорослей. Моторное топливо получается экологически чистым, а основой ему станет микроводоросли рода Scenedesmus. Как говорят эксперты, такое биологическое сырье может заменить традиционное дизельное топливо. Биотопливо получают из растительных масел или животных жиров. Преимуществ у них немало – экологическая чистота – никакой токсичности, полностью разлагается в природе, обладает высокими смазывающими свойствами и подходит для заливки в современные дизельные агрегаты. Подобные составы из дизеля на нефтяной основе и биодобавок уже используются в Германии, Италии и Малайзии. Как говорят аналитики, такое топливо может занять до 7 процентов от общего объема топлива в мире. Почему выбраны водоросли как сырье – потому что в них велика липидная составляющая. Ещё одно преимущество – для выращивания этих культур не нужны большие угодья, их можно разводить в специальных биореакторах. Пока учёные из Калининграда выращивают микроводоросли в лабораторных условиях, в небольших реакторах. Свойства топлива можно менять, если изменить химический состав питательного раствора, и учёные сейчас проводят эксперименты, корректируя характеристики получаемого топлива. Правда, несмотря на все преимущества получившегося топлива, говорить о полном отказе от ископаемого в его пользу пока нельзя – чтобы избежать неполадок в системе авто, использовать биотопливо можно только в небольшой концентрации. Кроме того, сложно будет организовать крупномасштабное производство таких водорослей. 

Устройство для слабовидящих, которое «видит» номера автобусов

Ученые Московского автодорожного института создали устройство для слабовидящих, которое распознаёт номера средств общественного транспорта и сообщает о их приближении. Разработка представляет собой камеру, которая крепится на одежде в районе груди, и наушник. Камера включается автоматически, когда человек приближается к остановке, также ее можно включить вручную. Система отсеивает личные автомобили, распознавая только автобусы, троллейбусы и прочий общественный транспорт. Как только цель попала в объектив, номер транспорта передаётся в аудиомодуль, и пользователю поступает голосовое сообщение о номере автобуса и его приближении. Цикл обработки данных занимает не больше 30 секунд, причём повышенная точность распознавания сохраняется и в плохую погоду. Сейчас учёные готовят документы на оформление патента. 

Экологически чистая технология производства кварцевого стекла

Технологию производства сверхчистого кварцевого стекла разработали учёные Пермского политеха. Как говорят авторы, полученное стекло не уступает по качеству лучшим мировым аналогам из США, Японии и Германии, и к тому же не требует использования токсичного хлора при производстве. Это открывает перспективы для создания отечественных материалов для микроэлектроники, лазеров и космоса. Сверхчистое кварцевое стекло – материал, способный выдерживать экстремальные температуры, сохранять геометрическую стабильность и оставаться прозрачными в ультрафиолетовом диапазоне. Благодаря этим характеристикам его используют в мощных лазерных установках, печати микросхем, в спутниковых навигационных системах. Сверхчистое стекло производят с использованием хлора, в итоге образуются токсичные выбросы, и на заводах требуется сложная система фильтрации. 

Учёные Пермского политеха предложили ввести в производственный процесс промежуточную стадию – выдержка сырья в вакуумной камере при высокой температуре. В результате на поверхности образуется кристаллическая оболочка из кристобалита, а плавление в герметичной среде позволяет получить сверхчистое стекло с высокими характеристиками. Коэффициент пропускания ультрафиолетовых волн такого материала достигает 90%, чем могут похвастаться только лучшие зарубежные аналоги.

Текст: Ирина Баландина 

Фото: иллюстрации сгенерированы с помощью ИИ (Шедеврум)