Connect with us

Технологии

Прослужат всю жизнь: ученые создают безопасные ядерные батареи на замену литиевым

Published

on

Группа ученых из Института науки и технологий Тэгу Кенбук в Южной Корее разработала прототип ядерной батареи, которая рассматривается как более долговечная альтернатива традиционным литий-ионным аккумуляторам.

Этот тип батареи может работать без подзарядки тысячи лет, что делает его перспективным решением для множества приложений, от медицинских устройств до электромобилей и других технологий, требующих долгосрочного источника энергии.

Сегодня большинство современных устройств, от смартфонов до электромобилей, работают на литий-ионных батареях. Эти батареи обладают ограниченным сроком службы и требуют регулярной подзарядки, что снижает их долговечность и эффективность. Кроме того, производство литий-ионных аккумуляторов негативно влияет на окружающую среду: добыча лития является энергоемкой, а неправильная утилизация батарей загрязняет природу.

С учетом роста спроса на долгосрочные источники энергии ученые рассматривают альтернативы традиционным батареям, включая ядерные батареи. В качестве таковой они предложили небольшие бета-вольтаические батареи, использующие радиоуглерод. Этот элемент является нестабильной, радиоактивной формой углерода, которая испускает бета-частицы. Радиоуглерод разлагается медленно, что позволяет батарее работать на протяжении тысячелетий. Такие батареи могут стать альтернативой обычным аккумуляторам и значительно уменьшить потребность в частой подзарядке.

Важно отметить, что не все радиоактивные материалы представляют угрозу для живых существ. В частности, бета-частицы, которые испускает радиоуглерод, можно экранировать тонким слоем алюминия, что делает их безопасными для окружающей среды и человека. Таким образом, ядерные батареи могут быть применимы в различных областях, не создавая риска для здоровья.

В рамках своей работы ученые создали прототип бета-вольтаической батареи, использующей радиоуглерод. Этот материал генерирует только бета-лучи, которые безопасны, и разлагается чрезвычайно медленно, что делает возможным создание батарей, способных служить тысячелетиями. В отличие от традиционных аккумуляторов, которые со временем теряют свою эффективность, такие батареи могут обеспечивать стабильную работу устройств на протяжении долгих лет.

Для повышения эффективности преобразования энергии в своей новой конструкции ученые использовали полупроводник на основе диоксида титана, который обычно используется в солнечных батареях, и сенсибилизировали его с помощью красителя на основе рутения. Эта доработка позволила значительно улучшить эффективность батареи, увеличив коэффициент преобразования энергии с 0,48% до 2,86%.

Тем не менее, текущая эффективность этих ядерных батарей все еще значительно ниже, чем у обычных литий-ионных аккумуляторов, которые обладают высокой энергетической плотностью. Однако ученые уверены, что с дальнейшей оптимизацией формы бета-излучателя и улучшением поглотителей бета-лучей можно повысить производительность батареи и увеличить ее выходную мощность.

Одна из самых перспективных областей применения этих батарей — медицинские устройства, такие как кардиостимуляторы. С батареей, которая работает на основе радиоуглерода, кардиостимулятор мог бы работать на протяжении всей жизни пациента, исключив необходимость в хирургической замене аккумулятора. Это значительно снизило бы риск для здоровья и улучшило качество жизни людей, нуждающихся в таких устройствах.

Хотя новая бета-вольтаическая конструкция батареи пока имеет низкую производительность по сравнению с литий-ионными батареями, ее долговечность и потенциал для использования в долгосрочных приложениях открывают широкие перспективы. В будущем, с развитием технологии и улучшением ее компонентов, ядерные батареи могут стать важным элементом в решении проблем с энергообеспечением в различных отраслях, включая медицину, науку и высокие технологии.

Источник: Tech Xplore

Continue Reading
Advertisement
Click to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Технологии

На грани прорыва: имплант компании Neuralink может вернуть зрение слепым уже к концу 2025 года

Published

on

Компания Neuralink Илона Маска объявила о планах начать испытания на людях своего зрительного протеза Blindsight уже к концу 2025 года.

Этот имплантат, по словам Маска, может стать первым устройством, способным вернуть зрение полностью слепым людям.

Об этом сообщает NewsBytes.

Имплантат Blindsight предназначен для вживления непосредственно в зрительную кору головного мозга, обходя поврежденные зрительные нервы. Устройство стимулирует нейроны, создавая зрительные восприятия, что потенциально может вернуть способность видеть людям, утратившим зрение.

На начальном этапе Blindsight обеспечит низкое разрешение, напоминающее графику ранних видеоигр, но Маск уверен, что со временем технология сможет достигнуть уровня, превосходящего естественное зрение человека.

До сих пор Blindsight успешно тестировали на животных: устройство работало у обезьян в течение нескольких лет. Эти испытания были важным этапом проверки безопасности перед переходом к исследованиям на людях.

В сентябре 2024 года Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) присвоило Blindsight статус “прорывного устройства”, что ускоряет процесс его разработки и сертификации.

Если испытания на людях окажутся успешными, Blindsight может изменить подход к лечению слепоты и стать важным шагом в развитии нейроинтерфейсов. Медицинское сообщество пристально следит за проектом, который потенциально способен произвести революцию в технологиях восстановления зрения.

Источник: NewsBytes

Continue Reading

Технологии

Загадка странных металлов решена: открытие физиков может изменить использование энергии

Published

on

Физики уже давно изучают так называемые странные металлы — материалы, поведение которых не подчиняется привычным законам электричества и магнетизма. В отличие от таких обычных металлов, как медь или золото, которые проводят электричество предсказуемым образом, странные металлы демонстрируют аномальное поведение, особенно при очень низких температурах. Недавний научный прорыв позволил ученым лучше понять эти загадочные материалы, что может привести к значительному повышению эффективности передачи электроэнергии.

Об этом сообщает Interesting Engineering, ссылаясь на исследование, опубликованное в журнале Nature Communications.

Загадка странных металлов

Обычные металлы проводят электричество благодаря свободному движению электронов, следуя хорошо изученным физическим принципам. Однако в случае странных металлов наблюдается необычное электрическое сопротивление, что делает их объектом пристального изучения физиков.

Понимание свойств этих материалов может открыть новые перспективы для создания сверхпроводников, которые способны передавать электричество без сопротивления и потерь энергии. В новом исследовании ученые применили математический метод из квантовой метрологии — так называемую квантовую информацию Фишера, которая позволяет анализировать взаимодействия между электронами в экстремальных условиях.

Квантовая запутанность и эффект Кондо

Результаты показали, что странные металлы обладают уникальным паттерном квантовой запутанности. В критических точках фазового перехода электроны в этих материалах становятся сильно взаимосвязанными.

Для исследования странных металлов ученые также использовали теоретическую модель, известную как эффект Кондо. Она описывает, как магнитные моменты взаимодействуют с электронами, что в определенных условиях приводит к исчезновению квазичастиц — фундаментальных строительных блоков электрического поведения. Это исчезновение связано с резким усилением квантовой запутанности, когда электроны оказываются в чрезвычайно сильной взаимосвязи.

Практическое значение открытия

Физики применили интеграцию квантовой информатики с физикой конденсированного состояния, что позволило выявить ранее неизвестные квантовые связи. Исследование подтверждает, что квантовая запутанность играет ключевую роль в поведении странных металлов.

Эти материалы имеют прямую связь с высокотемпературными сверхпроводниками, которые могут значительно повысить эффективность передачи электроэнергии. Если ученым удастся использовать свойства странных металлов на практике, можно будет разработать новые технологии, значительно сокращающие потери энергии в электросетях.

Благодаря этому открытию физики приблизились к будущему, в котором электроэнергия будет передаваться с минимальными потерями, что может привести к революции в энергетической отрасли.

Источник: Interesting Engineering

Continue Reading

Технологии

Из Америки в Европу за 27 минут: что известно о новом сверхзвуковом самолете из США

Published

on

Американская компания Hyperian Aerospace объявила о планах создания нового сверхзвукового грузового самолета, который, по ее заявлению, произведет революцию в сфере доставки грузов.

Самолет под названием HYPERLiner Cargo сможет развивать скорость, в 10 раз превышающую скорость звука.

Об этом сообщает Interesting Engineering.

Новый сверхзвуковой самолет будет летать со скоростью 12 275 км/ч, что значительно сократит время транспортировки по всему миру. По словам представителей Hyperian Aerospace, HYPERLiner Cargo сможет доставить до 10 тонн груза в любую точку планеты менее чем за 1,5 часа.

Революция в грузоперевозках

Для сравнения, современным самолетам требуется от 8 до 12 часов для преодоления маршрутов между континентами. Однако с HYPERLiner Cargo это время сократится в разы. Например:

  • из Нью-Йорка в Лондон – всего за 27 минут,
  • из Нью-Йорка в Дубай – за 54 минуты,
  • из Нью-Йорка в Шанхай – за 57 минут,
  • из Нью-Йорка в Сидней – за 1,5 часа.

Компания планирует использовать сжатый водород в качестве топлива, что позволит полностью исключить выбросы углекислого газа, загрязняющего атмосферу.

Особенности проекта

Пока что неизвестно, будет ли самолет управляться пилотом или работать в беспилотном режиме. Конструкция предполагает пилотируемый вариант, но окончательного решения на этот счет нет. Также не раскрываются сроки реализации амбициозного проекта.

По заявлению компании, сверхзвуковые самолеты смогут доставлять критически важные грузы с беспрецедентной скоростью и без вреда для экологии. Это, по мнению Hyperian Aerospace, может полностью изменить цепочки поставок по всему миру и заменить существующие “медленные грузовые самолеты”. Использование водорода также поможет снизить затраты на логистику.

Пассажирские сверхзвуковые самолеты и SKYLIFT

Помимо грузового самолета, Hyperian Aerospace планирует разработать пассажирские сверхзвуковые лайнеры с аналогичной скоростью, что позволит значительно сократить время перелетов для людей.

Кроме того, компания намерена создать семейство самолетов с вертикальным взлетом и посадкой под названием SKYLIFT. Они будут рассчитаны на 50 пассажиров и предназначены для перелетов на расстояния до 4500 км. В отличие от HYPERLiner Cargo, эти модели не будут сверхзвуковыми, но смогут обеспечить быструю перевозку пассажиров в пределах крупных регионов.

Проект Hyperian Aerospace обещает кардинально изменить сферу воздушных перевозок, но остается открытым вопрос о его реализации и сроках внедрения технологии.

Источник: Interesting Engineering

Continue Reading

В тренде