Шағын технологиялық өнертабыстар мен кейбір ірі жетістіктердің арқасында сіз бұл мақаланы кез келген құрылғыдан оқи аласыз. Өнертабыстар әрқашан қоғам дамуының қозғаушы күші болды. Бізді қазіргі жағдайымызға әкелген өткеннің негізгі өнертабыстарын бәріміз білеміз, бірақ болашаққа үлкен әсер ететін 10 аз танымал заманауи өнертабыстарды ұсынамыз.
1. Сізбен бірге өсе алатын имплантаттар.
Өсуге қабілетті хирургиялық имплантаттар баланың бар имплантаттарды жөндеу және ауыстыру үшін жасатуға мәжбүр болатын көптеген операциялардан аулақ болуға көмектеседі.
Медициналық имплантаттар ішкі ағзалардағы кез келген ақауларды немесе ақауларды түзету үшін өте маңызды. Дегенмен, балаларда имплантациялау көбінесе өте күрделі, себебі бекітілген өлшемді имплантаттар бала өскен сайын жұмыс істей береді. Бұл балаларға балалық шақта импланттарды қалпына келтіру немесе ауыстыру үшін көптеген операцияларды қажет етеді.
Бұл мәселені шешу үшін Бостон балалар ауруханасының зерттеушілері имплантаттардың баламен бірге өсуіне мүмкіндік беретін өнертабыс ойлап тапты. Бұл баланың жасатуға тиіс операциялар санын азайтады. Имплантаттың дизайны тоқылған, кеңейтілетін қытайлық «саусақ тұзағынан» шабыттандырылған. Құрылым екі компоненттен тұрады: биологиялық ыдырайтын биополимер өзегі және өсіп келе жатқан тіндердің созылу күштері әсерінен созылатын тоқылған түтікшелі қабық.
Ішкі биополимер уақыт өте келе ыдыраған сайын, өрілген түтікшелі қабық тіндердің өсуіне жауап ретінде жұқарып, ұзарады. Полимер денеде бұрыннан бар компоненттерден тұрады және оның ыдырауы белгілі бір уақыт аралығында болжамды түрде ыдырайтындай етіп бақыланады. Өзек құрамын өзгерту арқылы өзгермелі ыдырау жылдамдығына қол жеткізуге болады.
Бұл өнертабыс балалардағы жүрек қақпақшаларына жасалған хирургияны жақсарту үшін өте пайдалы болуы мүмкін. Оны басқа клиникалық қолданбаларға да бейімдеуге болады, мұнда бұл құрылымды тіндердің тірегі ретінде өсуді ынталандыру үшін белсенді түрде пайдалануға болады. (дереккөз)
2. Төмен қысымды күн энергиясымен жұмыс істейтін тамшылатып суару жүйелері.
Тамшылатып суару, қазірдің өзінде тиімді әдіс, күн энергиясымен жұмыс істеген кезде электр желісінен тыс фермерлер үшін пайдалы болуы мүмкін. Сонымен қатар, төмен қысымды тамшылатқыштарды пайдалану жалпы энергия тұтынуды және автономды тамшылатып суару жүйесін құрудың капиталдық шығындарын азайта алады.
Ауыл шаруашылығы үшін су тапшы аймақтарда тамшылатып суару өте пайдалы болуы мүмкін. Тамшылатып суару - бүкіл егістікті кесіп өтетін ұзын, жіңішке түтікті пайдаланатын әдіс. Түтікте суды өсімдіктің түбіне жеткізетін эмиттер бар, ал су мөлшері мен суару ұзақтығын дақылдың қажеттіліктеріне байланысты реттеуге болады.
Бұл әдіс ауыл шаруашылығында жалпы су тұтынуды 60%-ге азайтады және дақылдардың өнімділігін 90%-ге арттырады. Бұл технологияның айтарлықтай артықшылықтарына қарамастан, бастапқы құнының жоғары болуы және суды айдауға арналған электр энергиясының жетіспеушілігі оның кеңінен қолданылуына кедергі келтіреді.
Бұл мәселені шешу үшін MIT инженерлері тамшылатқыштың дизайнын оның өлшемдерін өзгерту арқылы оңтайландырды. Оңтайландырылған тамшылатқыш басқа тамшылатқыштарға қарағанда жеті есе төмен қысыммен бірдей көлемдегі суды айдайды. Бұл төмен қысым аз энергияны қажет етеді, бұл оны кішірек, арзан сорғымен басқаруға мүмкіндік береді. Бұл шығындарды азайту күн энергиясымен жұмыс істейтін жүйелерді шағын егістік алқаптарын егетін фермерлер үшін қолжетімді ете алады.
Отын бағасының өсуі және отынның таусылуы жақындап келе жатқандықтан, күн энергиясына көшу отынның әдеттегі төлемдерінің ауыртпалығын жеңілдетіп, электр желісінен тыс жерлерде тұратындарды электр қуатымен қамтамасыз ете алады. Күн энергиясына көшу электр сорғыларын пайдаланатын фермерлерден электр желісіне түсетін жүктемені азайтуға да көмектеседі. Осылайша, төмен қысымды күн энергиясымен жұмыс істейтін тамшылатып суару жүйесі фермерлердің өнімділігі мен табысын арттыруға, кедейлік шеңберінен шығуға көмектеседі. (1, 2, 3)
3. Адам терісі мен мүшелерінің басылған суреттері
3D басып шығарылған адам терісі мен мүшелері жаралардың жазылуына ықпал ететіні және зақымдалған мүшелерді ауыстыратыны дәлелденген. Бұл инвазивті емес процесс хирургиялық араласусыз органдарды сол жерде жасауға мүмкіндік береді.
Басылған адам терісі мен мүшелері туралы түсінік біздің қиялымыздан тыс болып көрінеді, бірақ ол қазірдің өзінде бар! Иә, 3D биопринтерлер біраз уақыттан бері бар және олар күрделі құрылымдарды жасай алады. Түрлі-түсті сия картридждерін пайдаланатын кәдімгі лазерлік принтерлерден айырмашылығы, биопринтерлер тірі адам жасушаларынан тұратын биосияны пайдаланады. Биосия жараның орнына тері астына енгізілгенде, биосияның ішіндегі жасушалар өзара әрекеттеседі және бірнеше апта ішінде биологиялық маңызды тамыр құрылымдарын құрайды.
Тері астына биосияны инвазивті емес жолмен енгізгеннен кейін, жақын инфрақызыл сәуле биосияны жасауға арналған арнайы нұсқаулары бар сандық чип арқылы өтеді. Жарық чип арқылы өткен кезде нұсқауларды жазып алып, оларды терінің тереңіне, астындағы биосияға жібереді.
Нұсқаулық берілгеннен кейін, биосия тері астына айналады және белгілі бір пішінді қалыптастырады. Бұл өнертабыс әлі де дамудың алғашқы сатысында болса да, ол тұтас мүшелерді қалыптастыруға және тіпті күйік құрбандары мен қатерлі ісікпен ауыратын науқастарға тері трансплантаттарын өсіруге көмектесуге әлеуетке ие. (1, 2, 3)
4. Литий-күкірт батареялары
Литий-күкірт батареялары арзандығына, уытты еместігіне және аса жоғары энергия тығыздығына байланысты энергия сақтау құрылғыларының жаңа буынын білдіреді.
Батареялар жылдар бойы технологияның дамуында маңызды рөл атқарды. Оларсыз ұялы телефондар мен басқа да портативті құрылғылар болмас еді. Батареялардың көптеген түрлері болғанымен, литий-ионды (Li-ion) - бұл үлкен көлемде өндіруге және өндіруге оңай жалғыз қайта зарядталатын батарея. Дегенмен, жақында литий-күкіртті батареялар сияқты басқа да батарея түрлері пайда болды.
Литий-күкірт батареяларының теориялық энергия тығыздығы жоғары, яғни олар балама батареяларға қарағанда әлдеқайда көп энергияны сақтай және босата алады. Литий-күкірт батареялары үлкен әлеуетке ие және коммерциялық нарыққа шығарылғаннан кейін, олар күкірттің қолжетімділігінің арқасында энергия тығыздығының жоғарылығына және құнының төмендеуіне байланысты қолданыстағы литий-ионды батареяларды сәтті алмастыра алады.
Батареяның қызмет ету мерзімін қысқартатын полисульфидті тасымалдау әсерінде шағын мәселе болғанымен, ол шешілді және компаниялар өнімді коммерцияландыруды бастады. (дереккөз)
5. Ақылды кірпіштер
Болашақта энергия үнемдейтін «ақылды кірпіштер» үйлеріміздің қабырғаларын батареяларға айналдыра алады.
Кірпіштер ғимараттар салу үшін қолданылатын жан-жақты құрылыс материалы. Бірақ олар бұрын-соңды болмаған нәрсе. Бірақ егер бұл кірпіштерді қосымша артықшылықтар беру үшін жақсартуға болатын болса ше? Зерттеушілер дәл осылай жасады. Олар кірпіш конструкцияларының үйлеріміздің қабырғалары ретінде қызмет етуден әлдеқайда көп әлеуеті бар екенін анықтады. Кеуекті құрылымы мен берік материалының арқасында кәдімгі кірпіштерді энергияны сақтауға және үйіңіздегі әртүрлі құрылғыларды қуаттандыруға қабілетті «ақылды» кірпіштерге айналдыруға болады.
Кірпіштердің электр энергиясын сақтауы үшін олардың тесіктеріне әртүрлі газдар енгізілді. Бұл газдар кірпіштің химиялық компоненттерімен әрекеттесіп, электр тогын жақсы өткізетін PEDOT деп аталатын пластикалық нанотәжелер желісін құрайды. Бұл процесс кірпіштердің әдеттегі қызыл түстің орнына қою көк реңкке ие болуына әкеледі. Бұл кірпіштер сенсорлар мен кішкентай жарықдиодты шамдарды қуаттандыра алады.
Бірақ бұл құрылғылардың литий-ионды батареялар сияқты ұзақ уақыт бойы энергияны сақтай алатынын және ноутбукты зарядтауға жеткілікті қуат бере алатынын қамтамасыз ету үшін одан әрі дамыту қажет. Бұл технология коммерциялық қолжетімді болғаннан кейін, үйлеріміздің қабырғалары батареялар сияқты жаңартылатын энергияны сақтай алады. (дереккөз)