Благодаря небольшим технологическим изобретениям и некоторым крупным достижениям вы можете читать эту статью на любом устройстве. Изобретения всегда были первопричиной развития общества. Мы все знаем о главных изобретениях прошлого, которые привели нас к нынешнему положению, но вот 10 менее известных изобретений современности, которые окажут огромное влияние на будущее.
1. Имплантаты, которые могут расти вместе с вами.
Хирургические имплантаты, способные к росту, помогут избежать многочисленных операций, которые в противном случае пришлось бы перенести ребенку для восстановления и замены существующих имплантатов.
Медицинские имплантаты необходимы для коррекции любых дефектов или нарушений в работе внутренних органов. Однако имплантация детям часто бывает очень сложной, поскольку имплантаты фиксированного размера могут продолжать выполнять свою функцию по мере роста ребенка. Это приводит к необходимости проведения детям многочисленных операций в течение всего детства для восстановления или замены имплантатов.
Для решения этой проблемы исследователи из Бостонской детской больницы разработали изобретение, позволяющее имплантатам расти вместе с ребенком. Это уменьшает количество операций, которые приходится переносить ребенку. Вдохновением для конструкции имплантата послужила плетеная, расширяющаяся китайская «ловушка для пальцев». Конструкция состоит из двух компонентов: разлагающегося биополимерного сердечника и плетеной трубчатой оболочки, которая удлиняется под действием растягивающих сил, создаваемых растущими тканями.
По мере того, как внутренний биополимер со временем разрушается, плетеная трубчатая оболочка истончается и удлиняется в соответствии с ростом тканей. Полимер состоит из компонентов, уже существующих в организме, и его деградация определяется таким образом, что он предсказуемо разрушается в течение определенного периода времени. Различная скорость деградации может быть достигнута путем изменения состава сердцевины.
Данное изобретение может быть чрезвычайно полезно для улучшения хирургии сердечных клапанов у детей. Его также можно адаптировать для других клинических применений, где данная структура может активно использоваться для стимуляции роста в качестве тканевого каркаса. (источник)
2. Низконапорные системы капельного орошения, работающие на солнечной энергии.
Капельное орошение, уже являющееся выгодным методом, при работе на солнечной энергии может быть полезно для фермеров, не подключенных к электросети. Кроме того, использование капельниц низкого давления позволит снизить общее энергопотребление и капитальные затраты на создание автономной системы капельного орошения.
В районах, где наблюдается нехватка воды для сельского хозяйства, капельное орошение может быть чрезвычайно полезным. Капельное орошение — это метод, при котором используется длинная тонкая трубка, проходящая по всему полю. В трубке расположены капельницы, которые подают воду к основанию растения, а количество воды и продолжительность орошения можно регулировать в зависимости от потребностей культуры.
Этот метод снижает общее потребление воды в сельском хозяйстве на 60% и увеличивает урожайность на 90%. Несмотря на значительные преимущества этой технологии, высокая первоначальная стоимость и отсутствие электроэнергии для перекачки воды препятствуют ее более широкому применению.
Для решения этой проблемы инженеры из Массачусетского технологического института оптимизировали конструкцию капельницы, изменив её размеры. Оптимизированная капельница позволяет перекачивать тот же объём воды при давлении в семь раз меньшем, чем требуется для других капельниц. Это более низкое давление требует меньше энергии, поэтому для её работы можно использовать меньший и более недорогой насос. Такое снижение стоимости может сделать систему на солнечной энергии доступной для фермеров, обрабатывающих небольшие площади.
В условиях роста цен на топливо и его неизбежного истощения переход на солнечную энергию может облегчить бремя регулярных платежей за топливо, а также обеспечить электроснабжение тем, кто не подключен к электросети. Переход на солнечную энергию также может помочь снизить нагрузку на электросеть со стороны фермеров, использующих электрические насосы. Таким образом, низконапорная система капельного орошения на солнечной энергии может помочь увеличить урожайность и доход фермеров и помочь им вырваться из порочного круга бедности. (1, 2, 3)
3. Напечатанные изображения человеческой кожи и органов
Установлено, что созданные с помощью 3D-печати человеческая кожа и органы могут способствовать заживлению ран и замене поврежденных органов. Этот неинвазивный процесс обещает изготовление органов на месте без хирургического вмешательства.
Концепция напечатанной человеческой кожи и органов кажется за пределами нашего воображения, но она уже здесь! Да, 3D-биопринтеры существуют уже давно, и они способны создавать сложные структуры. В отличие от обычных лазерных принтеров, использующих картриджи с цветными чернилами, биопринтеры используют биочернила, состоящие из живых человеческих клеток. Когда биочернила вводятся под кожу в месте раны, клетки в биочернилах взаимодействуют и в течение нескольких недель формируют биологически значимую сосудистую структуру.
После неинвазивного введения биочернил под кожу, ближний инфракрасный свет проходит через цифровой чип, содержащий индивидуальные инструкции по созданию биочернил. Проходя через чип, свет улавливает инструкции и передает их глубоко под кожу к биочернилам, находящимся под ним.
После получения инструкции биочернила трансформируются под кожей и формируют заданную форму. Хотя это изобретение находится еще на ранней стадии разработки, оно способно формировать целые органы и даже помогать в выращивании кожных трансплантатов для жертв ожогов и онкологических больных. (1, 2, 3)
4. Литий-серные батареи
Литий-серные батареи представляют собой устройства хранения энергии нового поколения благодаря своей низкой стоимости, нетоксичности и сверхвысокой плотности энергии.
Батареи сыграли значительную роль в развитии технологий на протяжении многих лет. Без них мобильные телефоны и другие портативные устройства не появились бы. Хотя существует множество различных типов батарей, литий-ионные (Li-ion) — единственная перезаряжаемая батарея, которую легко изготавливать и производить в больших масштабах. Однако в последнее время появились и другие типы батарей, например, литий-серные.
Литий-серные батареи обладают более высокой теоретической плотностью энергии, что означает, что они могут накапливать и высвобождать гораздо больше энергии, чем альтернативные варианты. Литий-серные батареи демонстрируют большой потенциал, и с их коммерциализацией они могут успешно заменить существующие литий-ионные батареи благодаря более высокой плотности энергии и сниженной стоимости, что обусловлено легкой доступностью серы.
Несмотря на небольшую проблему, связанную с эффектом переноса полисульфидов, который сокращал срок службы батареи, она была преодолена, и компании начали коммерциализацию этого продукта. (источник)
5. Умные кирпичи
В будущем энергосберегающие «умные кирпичи» смогут превратить стены наших домов в батареи.
Кирпичи — это универсальный строительный материал, используемый для возведения зданий. Но это всё, чем они всегда были. А что если эти кирпичи можно усовершенствовать, чтобы они обладали дополнительными преимуществами? Именно это и сделали исследователи. Они обнаружили, что кирпичные конструкции имеют гораздо больший потенциал, чем просто быть стенами наших домов. Благодаря своей пористой структуре и прочному материалу, обычные кирпичи можно превратить в «умные» кирпичи, способные накапливать энергию и обеспечивать электричеством различные устройства в вашем доме.
Для того чтобы кирпичики могли накапливать электричество, в их поры закачивали ряд газов. Эти газы реагируют с химическими компонентами кирпичика и образуют сетку из пластиковых нановолокон, называемых «PEDOT», которые являются хорошими проводниками электричества. В результате процесса кирпичики приобретают тёмно-синий оттенок вместо обычного красного. Эти кирпичики могут обеспечивать питанием датчики и небольшие светодиодные лампы.
Но для того, чтобы эти блоки могли долгое время накапливать энергию, как литий-ионные батареи, и обеспечивать достаточное количество электроэнергии для зарядки ноутбука, необходимы дальнейшие разработки. Когда эта технология станет коммерчески доступной, стены наших домов смогут накапливать возобновляемую энергию, подобно батареям. (источник)