Ragni robot, batterie sudate e calcestruzzo vivente: 8 tecnologie future che già esistono

1. Necroaracnobot

Frammento video: Rice University

A volte le nuove tecnologie possono essere estremamente intriganti e allo stesso tempo così inquietanti, come se tutto stesse accadendo in un film dell'orrore.

Ingegneri della Rice University aver imparato trasforma i ragni morti in robot afferratori. Il capo del progetto, Daniel Preston della George Brown School of Engineering, ha scoperto che anche dopo la morte i ragni mantengono una struttura corporea ideale per catturare vari oggetti.

I ragni usano l'idraulica per muovere gli arti. Nel loro cefalotorace (prosoma) c'è una camera speciale che si contrae o si espande, che porta alla trasfusione di sangue (emolinfa). Quando la pressione è ridotta, le gambe sono piegate; quando è aumentata, sono distese.

Gli scienziati sono riusciti a convincere un ragno lupo morto a muovere gli arti infilando un ago nel suo prosoma. "Necrorobot" ha afferrato e spostato con successo le cose, compresi i circuiti stampati e i loro parenti.

Un ragno morto sollevava circa il 130% del proprio peso, e talvolta molto di più.

Allo stesso tempo, riuscì a flettere ed estendere gli arti mille volte di seguito prima che si rompessero. Ricercatori legamento è la disidratazione delle articolazioni. E credono che sia possibile superare la limitazione se le gambe sono rivestite con polimeri durevoli.

Potresti chiedere: perché insegnare ai ragni morti ad afferrare oggetti? Ebbene, le prospettive per i "necrorobot" sono ottime. Possono fare piccoli lavori come assemblare componenti elettronici, uccidere parassiti o persino essere utili in medicina. Dato che i ragni stessi sono biodegradabili, anche la "necrorobotica" è rispettosa dell'ambiente.

Forse in futuro si trasformerà in robot cadaveri più grandi di quelli ragni. Certo, tutto questo ricorda la trama del Frankenstein di Mary Shelley, ma non preoccuparti. In realtà, ai morti non importerà.

2. batterie di sabbia

L'energia rinnovabile è spesso criticata per il fatto che l'elettricità che genera non può essere immagazzinata. Immagazzinare carbone o benzina non è difficile, a differenza dell'energia generata dai mulini a vento e dai pannelli solari. Certo, ci sono le batterie, ma per loro il litio è una risorsa costosa e, inoltre, tossica.

Lo sviluppo degli ingegneri finlandesi di Polar Night Energy può risolvere il problema. trovato un modo per immagazzinare energia letteralmente nella sabbia. Hanno preso un contenitore di acciaio di 4×7 m e lo hanno riempito con 100 tonnellate di sabbia, quindi hanno utilizzato l'energia eolica e solare per riscaldarlo.

Il risultato è una batteria termica o, come viene anche chiamata, termoelettrica.

Il principio del suo funzionamento basato sull'effetto termoelettrico, che si verifica quando la differenza di temperatura in diversi strati del fluido di lavoro della batteria. Sabbia o altro refrigerante simile viene riscaldato ad alta temperatura, quindi il calore viene trasferito moduli termoelettrici contenenti materiali semiconduttori, che generano elettricità attuale.

Tali batterie sono un modo molto efficiente per immagazzinare l'elettricità in eccesso e sono estremamente economiche da produrre. Ciò consentirà di utilizzare più pienamente le fonti di energia rinnovabile e risolvere il problema della sua produzione disomogenea.

Come puoi vedere, le tecnologie che possono migliorare il futuro dell'umanità non devono essere complesse. Alcuni di loro sono abbastanza semplici, ma molto efficaci.

3. catapulta spaziale

Frammento video: SpinLaunch

Mentre Elon Musk sta cercando di ottenere le migliori prestazioni dai buoni vecchi motori a razzo, i ragazzi di SpinLaunch deciso vai in un modo più originale e lancia il carico in orbita usando una catapulta spaziale. E hanno già un prototipo funzionante che è stato testato.

Invece di bruciare combustibili chimici tradizionali, lo SpinLaunch lancia oggetti nello spazio utilizzando l'energia cinetica. Cioè, ci vuole semplicemente gira e lancia il satellite nella luce bianca come un bel penny. Quindi deve ancora usare motori chimici per stabilizzare l'orbita. Ma essere in grado di arrivare nello spazio senza dover costruire un enorme razzo è comunque impressionante.

SpinLaunch afferma che il loro sistema riduce i costi di carburante e infrastruttura per i lanci di un fattore 10. Dai spazio disponibile in ogni cortile.

È vero, per lanciare un satellite, deve essere disperso centrifuga fino a una velocità di 8.000 km/h, e subisce sovraccarichi di 10.000 G. Naturalmente, una cosa del genere catapulta una persona in orbita solo allo stato liquido: schizzerà letteralmente i passeggeri sul primo spazio. Ma affronterà carichi inanimati con il botto.

4. Supercondensatore sudato

Non sei stanco di caricare continuamente il tuo telefono, smartwatch, cuffie e altri gadget? Gli specialisti della James Watt School of Engineering dell'Università di Glasgow hanno deciso di affrontare questo problema una volta per tutte. Hanno sviluppato un nuovo tipo di supercondensatore flessibile in cui viene sostituito l'elettrolito delle batterie convenzionali Poi.

Quando il tessuto in cellulosa di poliestere assorbe il fluido corporeo umano, gli ioni positivi e negativi del sudore interagire con la superficie del polimero che lo ricopre e provoca una reazione elettrochimica che genera energia. Un supercondensatore tessile intelligente può essere caricato completamente assorbendo appena 20 microlitri di liquido. Ed è perfettamente in grado di sopportare 4.000 cicli di carica e scarica.

Immagina di non dover più toglierti il ​​braccialetto fitness per metterlo in carica: indossalo e indossalo.

E se un tale polimero viene tessuto in una felpa, allora sarà possibile jogging alimenta anche il tuo smartphone. Ma tali batterie hanno un'applicazione più importante: possono essere utilizzate in pacemaker, sensori tracciamento dei segni vitali e altri dispositivi medici indossabili che richiedono un monitoraggio continuo nutrizione.

Anche il sudore umano come corpo funzionante di una batteria è promettente perché è rispettoso dell'ambiente. A differenza dello stesso litio tossico, puoi versarlo su te stesso quanto vuoi.

5. Calcestruzzo "vivo".

In linea di principio, il calcestruzzo autorigenerante non è una nuova tecnologia. Ci sono materiali che possono riparazione crepe microscopiche, impedendone l'espansione e prevenendo la penetrazione di umidità e l'impatto di ambienti aggressivi. Di solito, alla composizione del calcestruzzo autorigenerante vengono aggiunte microcapsule con agenti riparatori o fibre, che si induriscono a contatto con l'acqua.

Ma gli scienziati dell'Università del Colorado a Boulder hanno deciso di andare oltre e creato letteralmente "materiali da costruzione viventi" (materiali da costruzione viventi, LBM). È fatto di idrogel e sabbia, che sono stati integrati con cianobatteri fotosintetici Synechococcus. Quando compaiono delle crepe nella struttura di questo materiale, i cianobatteri iniziano il processo di biomineralizzazione, risanando letteralmente il danno.

Gli scienziati ritengono che il loro "concreto con batteri"ti permetterà di creare strutture che non solo possono "guarire" le crepe da sole, ma anche assorbire tossine pericolose dall'aria e persino brillare a comando. Ti piace la prospettiva di stabilirti in una casa "vivente"?

6. rimozione del carbonio

Al momento, il compito vitale di ridurre la CO₂ nell'atmosfera del pianeta, i nostri amici verdi, gli alberi, si esibiscono con l'aiuto della tecnologia della fotosintesi collaudata da miliardi di anni. Nuovi sviluppi possono rendere più facile la loro difficile missione assorbendo più anidride carbonica e occupando un'area più piccola.

Società svizzera Climeworks lanciato in Islanda, Orca è il più grande impianto di cattura e stoccaggio del carbonio al mondo, utilizzando una tecnologia chiamata DAC (Direct Air Capture). Il principio è estremamente semplice: la pianta aspira l'aria intorno a sé, per poi filtrarla. Proprio come a casa condizionatore, semplicemente enorme.

La costruzione dell'Orca è iniziata a maggio 2020 ed è stata completata in meno di 15 mesi grazie al suo semplice design modulare. Allo stesso tempo, è in grado di rimuovere ogni anno 4.000 tonnellate di CO2 dall'atmosfera.₂.

L'anidride carbonica catturata dalla pianta viene mescolata con acqua e inviata in profondità nella terra. Nel giro di pochi anni questo CO₂ reagisce con il basalto naturale e si trasforma in minerali carbonatici solidi. Inoltre, l'anidride carbonica raccolta può essere elaborata e utilizzata per creare combustibile sintetico.

7. Stampa 3D di ossa e organi

La stampa 3D è un'industria estremamente promettente che può fornire all'umanità qualsiasi cosa, da case economiche a motori spaziali. Ma una delle applicazioni più intriganti di questa tecnologia è la creazione di ossa e organi interni su stampanti 3D.

Compagnia Ossiforme crea protesi individuali di varie ossa realizzate in bioceramica e fosfato tricalcico - materiali le cui proprietà sono simili a quelle del tessuto osseo nel corpo umano. I medici eseguono una risonanza magnetica per ottenere informazioni sull'osso da sostituire, che vengono poi trasmesse a Ossiform. Sulla base di queste informazioni, l'azienda crea un modello 3D dell'impianto, appositamente progettato per ogni singolo paziente e che imita accuratamente la forma anatomica e la struttura delle ossa reali. Il chirurgo controlla il design e, una volta stampato in 3D, l'impianto può essere utilizzato durante l'intervento chirurgico.

Oltre all'impianto nel corpo umano, i prodotti Ossiform sono adatti anche per la formazione dei chirurghi.

Un altro utilizzo promettente delle stampanti 3D in medicina è la stampa di organi umani. La tecnologia si basa sull'utilizzo di materiali biologicamente compatibili, come biopolimeri e cellule prelevate da un donatore, spesso dal paziente stesso.

Stampante speciale strati questi materiali, seguendo un ordine rigoroso, per creare una struttura tridimensionale dell'organo. Quindi le cellule incorporate nel materiale crescono e assorbono il polimero, formando su di esso, come su un telaio, tessuti, organi e talvolta intere parti del corpo.

Ad esempio, in questo modo un giorno stampato naso. L'hanno attaccato all'avambraccio del paziente, ha messo radici lì per un paio di mesi e poi è stato trapiantato sul viso.

E anche la retina umana può essere stampata in 3D usando cellule staminali. Questa tecnologia sviluppato scienziati del National Eye Institute degli Stati Uniti nel 2022.

8. Funerale di funghi ecologico

La sovrappopolazione del pianeta è un problema serio, non solo perché miliardi di persone hanno bisogno di qualcosa da sfamare, ma anche perché devono ancora essere seppellite da qualche parte. I terreni adibiti a cimiteri non saranno presto adatti ad alcun altro uso, perché i prodotti della decomposizione cadaverica non consentono di coltivarvi piante utili.

Anche la cremazione non è un'opzione, poiché molta energia viene spesa per bruciare i corpi. Inoltre, l'atmosfera buttato fuori molta anidride carbonica e persino mercurio dannoso - durante l'evaporazione delle otturazioni dentali.

Ma l'originale tecnologia dei funerali "verdi", già utilizzata negli Stati Uniti e in Gran Bretagna, consente di smaltire i corpi senza alcun danno per la natura. Deceduto collocato in un contenitore speciale dove avviene la decomposizione controllata sotto l'influenza di funghi e microrganismi appositamente selezionati. Muffe e funghi del genere Agaricus si nutrono di materiale organico, compresi i resti. Decompongono proteine, carboidrati e grassi, trasformandoli in humus e sostanze nutritive.

Come risultato di questo processo, si forma il compost di funghi, che può essere utilizzato per fertilizzante. Il compostaggio non solo riduce gli effetti nocivi dei prodotti in decomposizione sull'ambiente, ma contribuisce anche al rapido ripristino della fertilità del suolo.