Новости
 
24.06.2003
Компьютерра


 
<< стр. 4
стр. 5
стр. 6 >>

Кирпич на связи

Похоже, анекдоты про пресловутый кирпич, падающий на голову прохожему, скоро уйдут в историю. Ведь строительным материалам в ближайшее время предстоит сильно поумнеть. На это рассчитывают сотрудники Университета Иллинойса в Урбана-Шампэйн, создавшие кирпич, который будет не калечить, а спасать жизни людей. «Это изобретение изменит будущее строительной индустрии, — считает профессор Чанг Лю (Chang Liu, на фото). — Нас окружает все больше и больше умных электронных приборов, однако здания, в которых мы живем и работаем, остаются «неразумными».

Первым камешком в основание новых «разумных зданий» ляжет кирпич, разработанный профессором вместе со своим студентом Йоном Энгелем (Jon Engel). Скрестив сенсорные и беспроводные технологии с основным строительным материалом всех веков и народов, они создали кирпич, который может сообщать удаленному оператору о состоянии конструкции. Испытательный образец собран из термистора, акселерометра, мультиплексора, передатчика, антенны и батареи, заключенных в кирпичную оболочку. Находясь в стене, это устройство сможет контролировать показатели температуры, вибрации и подвижности здания. Такого рода информация окажется, например, чрезвычайно полезной для пожарных, которые тушат объятый пламенем небоскреб, или для спасателей, разбирающих разрушенные землетрясением постройки.

«Это лишь один из примеров того, как могут быть использованы сенсорные и беспроводные технологии, — говорит Лю. — Наши датчики можно разместить в бетонных плитах, несущих элементах, стальных конструкциях и многих других строительных материалах. Конечно, срок службы батарейки, питающей устройство, ограничен, однако его можно продлить, если «кирпич» не будет транслировать информацию постоянно, а станет передавать ее через определенные промежутки времени. Кроме того, аккумуляторы можно подзаряжать через наружные контакты».

Пока ученые строят свои системы на общедоступной элементной базе и поэтому видят огромные возможности по их миниатюаризации. «В конечном счете мы сможем разместить все датчики в одном чипе, и внедрить его не в кремний, а в пластик, — говорит Йон Энгель. — Это сделает конструкцию более надежной. Кремний слишком жесткий и хрупкий».

Лю и Энгель уже сконструировали аналогичные датчики на гибких полимерных субстратах. Изготовленный таким образом материал, названный учеными «умной кожей», может использоваться для покрытия любой поверхности, например, в него можно «одеть» пальцы робота. Традиционные тактильные сенсоры могут различать лишь структуру поверхности, — говорят ученые, — а наш датчик в состоянии измерять также ее температуру, электро- и теплопроводность, что позволяет роботу намного лучше оценить предмет, к которому он прикасается. — А.А.Паукам на зависть

В Университете штата Техас в Далласе разработана технология производства композитных волокон на основе углеродных нанотрубок с механическими и электрическими свойствами, которые бьют все мыслимые рекорды. Новые волокна в двадцать раз прочнее стали, в семнадцать раз прочнее кевлара и в четыре раза прочнее паутины той же массы. Кроме того, из этих волокон можно изготовить легко вплетаемые в одежду провода и нити-конденсаторы, емкость которых на единицу массы сравнима с емкостью лучших промышленных образцов.

Удивительные свойства открытых около десяти лет назад углеродных нанотрубок активно исследуются во многих научных лабораториях. На их основе в будущем планируют создавать электронные чипы. Но, похоже, прежде чем нанотрубки найдут применение в электронике, из них станут изготовлять ремни безопасности, бронежилеты, спортивное снаряжение и еще массу полезных вещей, в которых важна прочность и легкость.

В основе новых волокон лежат так называемые однослойные нанотрубки, стенки которых состоят из единственного слоя атомов углерода. Их смешивают с широко применяемым в химической промышленности поливиниловым спиртом и поверхностно активными веществами, а потом из этой смеси особым образом вытягивают длинные нити. В результате получается композитное волокно толщиной около пятидесяти микрон, на шестьдесят процентов состоящее из нанотрубок.

Отдельные нанотрубки в волокне склеены аморфным пластиком. По-видимому, своей уникальной прочностью новые нити обязаны именно такой структуре, которая очень похожа на структуру паутины. В паутине относительно жесткие кристаллические белковые блоки окружены гибкими аморфными областями. Это позволяет нити сильно растягиваться без заметного поперечного сужения. Небольшое проскальзывание нанотрубок относительно друг друга, вероятно, тоже вносит дополнительный вклад в прочность нити. В результате получается такое сочетание высокой прочности и большого допустимого удлинения нити перед разрушением, которого до сих пор не удавалось получить ни в одном из материалов.

Нить-конденсатор диаметром около ста микрон можно изготовить, скрутив вместе два проводящих волокна, покрытых специальным твердым электролитом. Такую нить нетрудно вплести в напичканную электроникой «умную» одежду. Кроме конденсаторов, из нитей можно изготовить вплетаемые в одежду провода, антенны и электромагнитные экраны.

К сожалению, пока новые волокна слишком дороги, и предстоит еще много работы, прежде чем их производство сможет достичь промышленных масштабов. — Г.А.

Канарейка-на-чипе

В Калифорнийском университете в Беркли удалось создать необычный биохимический сенсор — гибрид кремниевого чипа и живой клетки, который получил название «канарейки в чипе». Принцип его работы заимствован из старого шахтерского способа контроля за уровнем вредных газов: нежную птицу брали с собой в шахту, и ее смерть сигнализировала об опасности.

В новом чипе клетка живет в питательном растворе между двумя электродами, а чип постоянно измеряет проводимость клеточной мембраны. Когда клетка умирает, ее мембрана становится проницаемой и электрическое сопротивление значительно уменьшается. При воздействии какого-либо химического или биологического яда сопротивление клеточной мембраны, прежде чем уменьшиться, ненадолго резко возрастает. Зарегистрировав этот «импульс смерти», можно быстро обнаружить опасность. Благодаря новому чипу присутствие любого яда можно зафиксировать за доли секунды вместо часов.

Новинка дешева и практически вне конкуренции по скорости обнаружения и широте охвата ядовитых веществ. К сожалению, пока ничего не сообщается о времени жизни клетки в таком устройстве. — Г.А.

Сапер ошибается только раз

Два независимых исследования, проведенных в Италии, показали, что медицина, похоже, скоро получит в свое распоряжение удобный ручной сканер для быстрого обнаружения раковых опухолей. Вообще-то итальянский физик Кларбруно Ведруччио (Clarbruno Vedruccio) из университета Болоньи занимался разработкой детектора-миноискателя для выявления неметаллических взрывных устройств и пластиковой взрывчатки методами микроволновой резонансной интерферометрии. По мере освоения технологии сканирования ученый пришел к выводу, что эти же методы можно применять и для отыскания пораженных раком тканей в организме человека. С помощью туринской фирмы Galileo Avionica, специализирующейся в аэрокосмической отрасли, Ведруччио создал небольшой сканер для тестирования в нескольких госпиталях (www.galileoavionica.it/trim_co_inf.htm).

Прибор получил название TRIMprob, как сокращение от «резонансный интерферометр тканей» (Tissue Resonance InterferoMeter probe). Он имеет примерно такую же форму и размер, как тубус от чипсов Pringles. Аппарат генерирует поток микроволн в диапазоне 400–1350 МГц. Мощность сигнала составляет менее 100 милливатт, что намного ниже 2-ваттной пиковой мощности излучения сотового телефона. В процессе применения ручной сканер просто проводится над телом пациента (одежду снимать не обязательно). Эмпирически установлено, что по неясным пока причинам клетки раковых опухолей сильно резонируют на определенных частотах порядка 400 МГц, существенно отличающихся от частот резонанса здоровых клеток (предполагается, что рак изменяет диэлектрическую константу опухолевой ткани). В целом данный метод имеет много общего с применяемыми ныне методами диагностики на основе компьютерной томографии и ядерного магнитного резонанса, однако здесь не выстраивается образ сканируемых органов, а ручная аппаратура существенно дешевле и удобнее для применения вне лаборатории.

В ходе первых практических испытаний сканера TRIMprob в одной из больниц Милана прибор показал очень хороший результат — выявлено 93% случаев рака простаты, впоследствии подтвержденных методом биопсии. С другой стороны, тест сканера в Европейском институте онкологии (также в Милане) показал, что при обследовании пациенток, страдающих раком груди, TRIMprob менее точен: опухоль обнаружена в 66% случаев. В настоящее время в медицинских центрах Италии готовятся дальнейшие тесты сканера на опухолях в легких, желудке, печени и кишечнике. Однако и уже полученные результаты дают надежду на скорое внедрение нового удобного аппарата экспресс-диагностики. — Б.К.



 
<< стр. 4
стр. 5
стр. 6 >>

<<Микрофишки
Все материалы номера
Ellowen Deeowen >>