Robotspindlar, svettiga batterier och levande betong: 8 framtida tekniker som redan finns
Miscellanea / / July 25, 2023
1. Necroarachnobots
Videofragment: Rice University
Ibland kan ny teknik vara extremt spännande och samtidigt så läskig, som om allt händer i en skräckfilm.
Rice University ingenjörer har lärt förvandla döda spindlar till gripande robotar. Chefen för projektet, Daniel Preston från George Brown School of Engineering, fann att spindlar även efter döden behåller en kroppsstruktur som är idealisk för att fånga olika föremål.
Spindlar använder hydraulik för att flytta sina lemmar. I deras cephalothorax (prosoma) finns en speciell kammare som antingen drar ihop sig eller expanderar, vilket leder till blodtransfusion (hemolymfa). När trycket minskas böjs benen, när det ökas är de oböjda.
Forskare har lyckats få en död vargspindel att flytta sina lemmar genom att sticka en nål i dess prosoma. "Necrorobot" lyckades greppa och flytta saker, inklusive kretskort och deras släktingar.
En död spindel lyfte ungefär 130 % av sin egen vikt, och ibland mycket mer.
Samtidigt lyckades han flexa och sträcka ut sina lemmar tusen gånger i rad innan de gick sönder. Forskare
binda det är uttorkning av lederna. Och de tror att det är möjligt att övervinna begränsningen om benen är täckta med hållbara polymerer.Du kanske frågar: varför lära döda spindlar att ta tag i föremål? Jo, utsikterna för "nekrorobotar" är stora. De kan göra små jobb som att montera elektronik, döda skadedjur eller till och med vara användbara inom medicin. Med tanke på att spindlarna i sig är biologiskt nedbrytbara är "necrorobotics" också miljövänligt.
Kanske kommer det i framtiden att visa sig förvandlas till robotar som är större än dessa spindlar. Allt detta påminner förstås om handlingen i Mary Shelleys Frankenstein, men oroa dig inte. I verkligheten kommer de döda inte bry sig.
2. sandbatterier
Förnybar energi får ofta kritik för att elen den genererar inte går att lagra. Att lagra kol eller bensin är inte svårt, till skillnad från den energi som väderkvarnar och solpaneler genererar. Naturligtvis finns det batterier, men litium är en dyr resurs för dem, och dessutom giftig.
Utvecklingen av finska ingenjörer från Polar Night Energy kan lösa problemet. hittades ett sätt att lagra energi bokstavligen i sanden. De tog en 4×7 m stålbehållare och fyllde den med 100 ton sand och använde sedan vind- och solenergi för att värma upp den.
Resultatet är ett termiskt eller, som det också kallas, ett termoelektriskt batteri.
Principen för dess funktion baserad på den termoelektriska effekten, som uppstår när temperaturskillnaden i olika lager av batteriets arbetsvätska. Sand eller annat liknande kylmedel värms upp till en hög temperatur, sedan överförs värmen genom termoelektriska moduler som innehåller halvledarmaterial, som genererar elektriska nuvarande.
Sådana batterier är ett mycket effektivt sätt att lagra överskottsel på, och de är extremt billiga att tillverka. Detta kommer att göra det möjligt att använda förnybara energikällor mer fullständigt och lösa problemet med dess ojämna produktion.
Som du kan se behöver tekniker som kan förbättra mänsklighetens framtid inte vara komplexa. Vissa av dem är ganska enkla, men mycket effektiva.
3. rymdkatapulten
Videoklipp: SpinLaunch
Medan Elon Musk försöker pressa den bästa prestandan ur gamla bra raketmotorer, är folket på SpinLaunch bestämt gå på ett mer originellt sätt och kasta last i omloppsbana med hjälp av en rymdkatapult. Och de har redan en fungerande prototyp som har testats.
Istället för att bränna traditionella kemiska bränslen skjuter SpinLaunch upp föremål ut i rymden med hjälp av kinetisk energi. Det vill säga, det tar helt enkelt snurrar och kastar satelliten in i det vita ljuset som en vacker slant. Då måste han fortfarande använda kemiska motorer för att stabilisera omloppsbanan. Men att kunna ta sig till rymden utan att behöva bygga en enorm raket är fortfarande imponerande.
SpinLaunch hävdar att deras system minskar bränsle- och infrastrukturkostnaderna för lanseringar med en faktor 10. Du ger ledigt utrymme på varje gård.
Det är sant att för att kunna skjuta upp en satellit måste den skingras centrifug upp till en hastighet på 8 000 km/h, och den utsätts för överbelastningar på 10 000 G. Naturligtvis slungar en sådan sak en person i omloppsbana endast i flytande tillstånd - det kommer bokstavligen att stänka passagerare på det första utrymmet. Men det kommer att klara livlösa laster med en smäll.
4. Svettig superkondensator
Är du inte trött på att ladda din telefon, smartklocka, hörlurar och andra prylar hela tiden? Specialister från James Watt School of Engineering vid University of Glasgow bestämde sig för att ta itu med detta problem en gång för alla. De har utvecklat en ny typ av flexibel superkondensator där elektrolyten från konventionella batterier byts ut Sedan.
När polyester cellulosa tyg absorberar mänsklig kroppsvätska, de positiva och negativa joner av svett påverka varandra med ytan på polymeren som täcker den och orsaka en elektrokemisk reaktion som genererar energi. En smart textil superkondensator kan laddas helt genom att absorbera så lite som 20 mikroliter vätska. Och det är ganska kapabelt att motstå 4 000 laddnings- och urladdningscykler.
Föreställ dig att du inte längre behöver ta av dig ditt träningsarmband för att ladda det – ta på dig det och bär det.
Och om en sådan polymer vävs in i en sweatshirt, kommer det att vara möjligt joggning även driva din smartphone. Men sådana batterier har en viktigare tillämpning - de kan användas i pacemakers, sensorer spårning av vitala tecken och andra bärbara medicinska apparater som kräver kontinuerligt näring.
Mänsklig svett som en fungerande kropp av ett batteri är också lovande eftersom det är miljövänligt. Till skillnad från samma giftiga litium kan du spilla det på dig själv hur mycket du vill.
5. "Levande" betong
Självläkande betong är i princip ingen ny teknik. Det finns material som kan reparera mikroskopiska sprickor, förhindrar deras expansion och förhindrar inträngning av fukt och påverkan av aggressiva miljöer. Vanligtvis tillsätts mikrokapslar med reparationsmedel eller fibrer till sammansättningen av självläkande betong, som härdar vid kontakt med vatten.
Men forskare från University of Colorado i Boulder bestämde sig för att gå längre och skapat bokstavligen "levande byggmaterial" (levande byggmaterial, LBM). Den är gjord av hydrogel och sand, som har kompletterats med fotosyntetiska cyanobakterier Synechococcus. När sprickor uppstår i strukturen av detta material, börjar cyanobakterier processen för biomineralisering, bokstavligen läker skadan.
Forskare tror att deras "konkreta med bakterie"låter dig skapa strukturer som inte bara kan "läka" sprickor på egen hand, utan också absorbera farliga gifter från luften och till och med lysa på kommando. Hur tycker du om möjligheten att bosätta sig i ett "levande" hus?
6. kolborttagare
För närvarande är den viktiga uppgiften att minska CO2 i planetens atmosfär uppträder våra gröna vänner, träd, med hjälp av fotosyntesteknik beprövad under miljarder år. Ny utveckling kan underlätta deras svåra uppdrag genom att absorbera mer koldioxid och ockupera en mindre yta.
schweiziska företaget Climeworks lanseras på Island är Orca världens största anläggning för avskiljning och lagring av kol, som använder en teknik som kallas DAC (Direct Air Capture). Principen är extremt enkel: växten suger in luften runt den och filtrerar den sedan. Precis som hemma luftkonditionering, bara enormt.
Konstruktionen av Orca började i maj 2020 och slutfördes på mindre än 15 månader tack vare sin enkla modulära design. Samtidigt kan den årligen ta bort 4 000 ton koldioxid från atmosfären.2.
Koldioxiden som fångas upp av växten blandas med vatten och skickas djupt ner i jorden. Inom några år har denna CO2 reagerar med naturlig basalt och blir till fasta karbonatmineraler. Dessutom kan den uppsamlade koldioxiden bearbetas och användas för att skapa syntetiskt bränsle.
7. 3D-utskrift av ben och organ
3D-printing är en extremt lovande bransch som kan förse mänskligheten med allt från billiga hus till rymdmotorer. Men en av de mest spännande tillämpningarna av denna teknik är skapandet av ben och inre organ på 3D-skrivare.
Ossiform Company skapar individuella proteser av olika ben gjorda av biokeramik och trikalciumfosfat - material vars egenskaper liknar dem hos benvävnad i människokroppen. Läkare gör en MRT för att få information om benet som byts ut, som sedan överförs till Ossiform. Baserat på denna information skapar företaget en 3D-modell av implantatet, som är speciellt designad för varje enskild patient och exakt efterliknar den anatomiska formen och strukturen hos riktiga ben. Kirurgen kontrollerar designen och när implantatet är 3D-utskrivet kan det användas under operationen.
Förutom implantation i människokroppen lämpar sig Ossiforms produkter även för utbildning av kirurger.
En annan lovande användning för 3D-skrivare inom medicin är att skriva ut mänskliga organ. Tekniken bygger på användning av biologiskt kompatibla material, såsom biopolymerer och celler tagna från en donator, ofta från patienten själv.
Specialskrivare skikten dessa material, efter en strikt ordning, för att skapa en tredimensionell struktur av orgeln. Sedan växer cellerna som är inbäddade i materialet och absorberar polymeren och bildar på den, som på en ram, vävnader, organ och ibland hela delar av kroppen.
Till exempel på det här sättet en dag tryckt näsa. De fäste den på patientens underarm, den slog rot där i ett par månader och sedan transplanterades den i ansiktet.
Och även den mänskliga näthinnan kan 3D-printas med stamceller. Denna teknik tagit fram forskare från US National Eye Institute 2022.
8. Miljövänlig svampbegravning
Överbefolkning av planeten är ett allvarligt problem, inte bara för att miljarder människor behöver något att föda, utan också för att de alla fortfarande behöver begravas någonstans. Markerna som används för kyrkogårdar kommer inte snart att vara lämpliga för någon annan användning, eftersom produkterna av dödsförfall inte tillåter att odla användbara växter på dem.
Kremering är inte heller ett alternativ, eftersom mycket energi läggs på brinnande kroppar. Dessutom atmosfären utkastad mycket koldioxid, och till och med skadligt kvicksilver - under avdunstning av tandfyllningar.
Men den ursprungliga tekniken med "gröna" begravningar, som redan används i USA och Storbritannien, gör det möjligt att göra sig av med kroppar utan att skada naturen. Den avlidne placerad i en speciell behållare där kontrollerad nedbrytning sker under påverkan av särskilt utvalda svampar och mikroorganismer. Möglar och svampar av släktet Agaricus livnär sig på organiskt material, inklusive rester. De bryter ner proteiner, kolhydrater och fetter och förvandlar dem till humus och näringsämnen.
Som ett resultat av denna process bildas svampkompost, som kan användas för gödningsmedel. Kompostering minskar inte bara de skadliga effekterna av rötprodukter på miljön, den bidrar också till att snabbt återställa jordens bördighet.
Läs också🧐
- 5 antika uppfinningar som var före sin tid
- 10 fantastiska filmuppfinningar som blev verklighet
- 8 enkla uppfinningar som förändrade världen till oigenkännlighet