Технологии
Легкий, как пена и прочный, как сталь: создан новый материал для аэрокосмической отрасли
Группа ученых разработала новый наноматериал, который может значительно улучшить характеристики компонентов, используемых в авиационной и космической промышленности.
Они применили искусственный интеллект (ИИ) для проектирования материала с уникальными свойствами: он обладает прочностью, сравнимой с высокоуглеродистой сталью, но при этом остается таким же легким, как пенополистирол. Исследователи напечатали этот материал на 3D-принтере и обнаружили, что его прочность более чем в два раза превышает показатели существующих конструкций. Они считают, что благодаря таким свойствам новый материал сможет сыграть ключевую роль в создании более легких и прочных деталей для самолетов и космических аппаратов. Работа ученых была опубликована в авторитетном научном журнале Advanced Materials, а новость об этом распространило издание Live Science.
Одной из основных сложностей, с которыми сталкиваются специалисты при разработке новых материалов, является противоречие между прочностью и ударной вязкостью. К примеру, керамические изделия обладают высокой прочностью и способны выдерживать значительные нагрузки, однако при этом они весьма хрупки — небольшого удара или падения достаточно, чтобы керамическая тарелка раскололась.
Аналогичная проблема возникает и при проектировании наноматериалов. Эти материалы строятся из мельчайших элементов, толщина которых составляет всего 1/100 диаметра человеческого волоса. Такая конструкция придает им высокую прочность, однако из-за своей структуры они подвержены внезапному разрушению, что ограничивает их практическое применение.
Чтобы преодолеть этот недостаток, ученые прибегли к помощи искусственного интеллекта. Они использовали алгоритмы машинного обучения, которые проанализировали множество возможных структур и предложили оптимальный вариант, сочетающий легкость и прочность. В результате исследования были разработаны материалы, способные выдерживать значительные нагрузки без риска внезапного разрушения.
На основании этих данных специалисты применили 3D-печать для создания образцов новых наноматериалов. Испытания показали, что они способны выдерживать давление в 2,03 мегапаскаля на кубический метр на килограмм, что делает их в пять раз прочнее титана.
Сейчас ученые сосредоточены на следующем этапе работы: они намерены адаптировать технологию так, чтобы новый материал можно было массово применять в производстве авиационных и космических деталей. Их главная цель — создать конструкционные элементы, которые будут одновременно легче и прочнее существующих аналогов.
Авторы исследования уверены, что их разработка станет важным шагом на пути к созданию сверхлегких компонентов для транспортных средств. Это, в свою очередь, поможет существенно снизить расход топлива в авиации и космонавтике, сохранив при этом высокие показатели производительности и безопасности.
Источник: Live Science
Технологии
Подземный мир Земли кишит жизнью: он намного глубже, чем считали ученые
Исследователи обнаружили, что жизнь в недрах планеты на самом деле скрывается значительно глубже, чем считалось ранее.
Поверхность Земли полна жизни: это определяющая черта нашей планеты, которая, как считают ученые, делает ее уникальной. Однако теперь ученые полагают, что мы, вероятно, недооценивали, насколько глубоко под нашими ногами может процветать жизнь, пишет Science Alert.
В ходе нового исследования, продолжавшегося восемь лет, международная группа ученых обнаружила поразительное разнообразие микробов, живущих под поверхностью нашей планеты — значительно глубже, чем все, что ранее удавалось обнаружить.
Глубинная биосфера: что нашли ученые
Микробиологический эколог Эмиль Рафф из Океанического института Вудс-Хоул в США и биоинформатик Изабелла Храбе де Анджелис из Института химии Макса Планка в Германии сообщили, что они с командой проанализировали образцы, собранные в более чем полусотне различных точек по всему миру. Образцы были получены как с поверхности Земли, так и из подземных источников, включая пещеры и глубоководные гидротермальные источники.
Поверхностные образцы собирались из почв, отложений и водных столбов, а подземные — из скважин, шахт, водоносных горизонтов и даже из жидкости, добываемой методом фрекинга. Исследование выявило формы жизни на глубине до 491 метра под дном океана и еще глубже — до 4375 метров под поверхностью суши. Эти данные указывают на то, что обнаруженное микробное разнообразие следует неожиданной закономерности.
Глубина не означает отсутствие жизни
Ранее ученые предполагали, что с увеличением глубины под поверхностью Земли доступность энергии снижается, а следовательно, уменьшается и количество клеток, способных выжить. Однако новое исследование показало, что в некоторых подземных средах разнообразие микроорганизмов может не только соперничать с поверхностными экосистемами, но даже превосходить их.
Особенно это справедливо для микробов, живущих в морских глубинах, а также для архей. Чем глубже опускались ученые, тем более генетически богатой оказывалась среда. Исследование показало, что бактериальное разнообразие в морских недрах неожиданно велико по сравнению с поверхностными экосистемами.
Жизнь в замедленном режиме
Ученые также выяснили, что подземные экосистемы развиваются в совершенно ином темпе, чем наземные. Без солнечного света энергетические ресурсы крайне ограничены, и микроорганизмы должны добывать энергию из окружающих материалов и химических реакций. Их источниками могут служить:
- водород,
- метан,
- сера,
- процесс серпентинизации (реакция минералов с водой),
- мертвые (или даже живые) тела соседних микробов,
- радиоактивные элементы.
По словам Эмиля Раффа, удивительно, насколько медленно могут функционировать глубинные экосистемы. Например, некоторые клетки в глубокой биосфере делятся всего раз в тысячу лет. Это связано с необходимостью минимизировать энергозатраты и оптимизировать каждую стадию метаболизма.
Исследование микробов на глубине более 4 км
В ходе работы ученые проанализировали 478 видов архей и 964 вида бактерий, а также изучили 147 метагеномов из различных морских и наземных источников.
Результаты показали, что граница между поверхностной и подповерхностной жизнью не так четко определена, как считалось ранее. Однако было выявлено различие между морскими и наземными экосистемами, причем оно сохранялось как на поверхности, так и на глубине.
Тем не менее исследователи отмечают, что их данные пока неполны. Например, в исследовании было много информации о морской поверхности, но очень мало — о таких средах, как пещеры или почвы на больших глубинах.
Что это значит для поиска внеземной жизни
Эти открытия не только изменяют представления о жизни на Земле, но и имеют важные последствия для астробиологии. Если микроорганизмы могут существовать на таких глубинах без доступа к солнечному свету, то подобные формы жизни вполне могут скрываться под поверхностью других планет.
В первую очередь это касается Марса, а также ледяных спутников, таких как Европа (спутник Юпитера) и Энцелад (спутник Сатурна). В случае подтверждения аналогичных глубинных экосистем на этих небесных телах человечество может приблизиться к открытию внеземной жизни.
Источник: Science Alert
Технологии
Марсоход NASA обнаружил на Марсе то, чего еще никогда не видели ученые
Марсоход NASA Perseverance сделал важное открытие на Марсе, собрав образец горной породы с уникальными текстурами, которых ученые ранее не видели на Красной планете.
Этот образец, названный Silver Mountain, запечатан в титановую трубку и будет доставлен на Землю для дальнейшего изучения, ориентировочно между 2035 и 2039 годами.
Perseverance собрал десятки образцов в кратере Езеро — месте, где миллиарды лет назад находилась жидкая вода, что делает его ключевым для поиска следов древней жизни. Сейчас NASA разрабатывает наилучший способ доставки этих образцов на Землю с учетом затрат на миссию.
Марсоход уже преодолел более 30 километров и продолжает двигаться к новым интересным участкам, где также планирует взять образцы. Ученые надеются, что анализ собранных пород поможет лучше понять геологическую историю Марса, его климат и возможность существования жизни в прошлом.
Ранее Perseverance также зафиксировал загадочную квадратную структуру на поверхности Марса, что привлекло внимание исследователей и вызвало новые дискуссии о возможности существования древних марсианских формирований.
Источник: Independent
Технологии
Заживляет язвы за 11 дней: ученые создали дешевую и эффективную лечебную повязку
Ученые разработали новую повязку стоимостью всего 1 доллар, которая может произвести революцию в лечении хронических ран.
Эта инновация использует воду для генерации электрического поля, ускоряющего заживление, и предлагает доступную альтернативу дорогостоящим методам, стоимость которых может достигать 20 000 долларов.
Новая повязка, названная WPED, активируется при добавлении воды благодаря встроенной батарее из магния и серебра/хлорида серебра. Это создает мягкое электрическое поле, которое стимулирует рану и ускоряет ее заживление. Разработка легкая, гибкая и предназначена для использования в домашних условиях, а лабораторные испытания подтвердили ее эффективность при различных температурах и давлениях.
Особенность WPED в том, что она адаптируется к неровной поверхности раны, направляя электростимуляцию именно в нужное место. Индикаторная панель меняет цвет при полной активации устройства. В экспериментах с диабетическими мышами раны, обработанные WPED, заживали значительно быстрее – к 11-му дню 75% ран полностью закрылись, тогда как без стимуляции этот показатель составил лишь 12,5%, а в контрольной группе заживления не произошло вовсе.
Диабетические язвы на стопе – одна из главных причин ампутаций, поэтому медицине срочно нужны новые методы лечения. По словам профессора Аристидиса Вевеса, последняя терапия для таких ран, одобренная FDA, была разработана более 25 лет назад. Если клинические испытания подтвердят эффективность WPED, эта доступная повязка может стать простым, но важным решением для миллионов людей, страдающих от хронических ран.
Источник: StudyFinds
-
Новости Вашингтона5 days ago
Облавы на иммигрантов вызывают беспокойство о психическом здоровье в штате Вашингтон
-
Новости Вашингтона4 days ago
WSP ищет очевидцев стрельбы, произошедшей на автомагистрали I-5 в Файфе
-
Новости Вашингтона1 week ago
Трамп отменил поездки для сотен беженцев, которые уже получили разрешение на приезд в Вашингтон
-
Новости Вашингтона6 days ago
Мужчина погиб в результате серьезной аварии в Кенте, полиция проводит расследование
-
Новости Вашингтона6 days ago
Вор расстрелял двери торгового центра в WA, чтобы похитить кроссовки на сумму 16 тысяч дол.
-
Новости Вашингтона4 days ago
Мужчина из Сиэтла, известный как #ManInTree, позвонил в службу 911 42 раза
-
Новости Вашингтона3 days ago
Полиция Рентона и Crime Stoppers предлагают 1000 долларов за информацию о члене банды
-
Новости Вашингтона2 days ago
Мать из Сиэтла обвиняется в убийстве сына за невыполнение домашних обязанностей