Юный техник, 2015 № 12

ПАТЕНТНОЕ БЮРО

РЕЗИНОВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ

«Сейчас практически у всех есть с собой смартфоны, планшеты, плееры, читалки для электронных книг… А что, если электронные схемы подобных устройств вплетать прямо в ткань одежды? Ткать схемы уже при изготовлении ткани. Глядишь, заодно на одежде появятся невиданные ранее узоры. Что вы думаете по этому поводу?»

Такова суть предложения Анастасии Коростылевой из г. Воронежа. Наши эксперты согласились с Настей, что такая идея осуществима. И даже припомнили подобные эксперименты, проводившиеся в 70-х годах прошлого века при помощи жаккардовых машин, которые названы так по имени изобретателя и обычно используются для изготовления узорчатой гардинной ткани. Однако опыты показали низкую надежность тканых схем. Ведь одежду приходится стирать, в ней люди не только ходят, но и, случается, бегают, попадают в разные передряги. А когда тканая электроника выходит из строя, отремонтировать ее практически невозможно.

Однако исследования в данном направлении продолжаются. Недавно японские ученые из Национального института AIST (National Institute of Advanced Industrial Science and Technology) разработали транзисторы нового типа, которые мягки, эластичны и выдерживают достаточно большие механические воздействия.

Большинство компонентов этих транзисторов изготовлено из резины, кремнийсодержащего геля и прочного пластика. Благодаря этому транзисторы могут работать даже после погружения в воду, сохранять работоспособность и после того, как на схему наступит женщина, обутая в туфли на каблуках-шпильках. А ведь возникшее при этом давление на 70 % выше, чем давление, которое оказывает на дорогу шина груженого автомобиля.

По их словам, размеры одного транзистора составляют 1x1 мм, а длина и ширина его каналов и проводников — 700 и 50 мкм соответственно. Для формирования каждого из электродов используется композитный материал, удельная проводимость которого была повышена за счет введения в его состав углеродных нанотрубок.

Испытания показали, что характеристики транзистора не очень сильно изменяются при его растяжении и последующем возврате в исходное состояние. «Схемы с резиновыми транзисторами продолжают функционировать даже когда свернуты или согнуты под острым углом, — подчеркнул один из их разработчиков, Ацуко Секигучи. — Это позволит использовать такие схемы в одежде, на стенах и полах помещений, в промышленном оборудовании, на дорогах и во множестве других мест, где условия работы далеки от идеальных».

ДРОНЫ СТРОЯТ МОСТЫ

«Сейчас войска все чаще используют беспилотники, — пишет нам из г. Тверь Алексей Дубов. — Обычно их применяют для разведки, а я предлагаю использовать их также для наведения переправ через реки, ущелья и другие препятствия. Вертолету-беспилотнику вполне по силам перенести с одного берега на другой, скажем, трос с якорем и зацепить его, например, за толстое дерево. Таким образом, появляется основа для навесного моста. И даже по одному тросу спецназовцы могут перебраться с одного берега на другой»…

Алексей, что называется, как в воду глядел. Аналогичное предложение недавно выдвинула команда ученых из Швейцарского федерального технологического института. Специалисты «занялась «обучением» беспилотников строительству. Для начала они выбрали простой веревочный мост длиной около

10 мм. Летающие аппараты могли самостоятельно оценить расстояние между двумя опорами, а затем спроектировали наиболее оптимальную его схему и начали строительство моста.

Все расчеты совершает программное обеспечение, оно же и координирует полет, потому человеческое вмешательство здесь не требуется. Приплясывая в воздухе, словно насекомые, аппараты обвивали веревки вокруг опор и даже завязали нужные узлы и переплели косички. В результате получившийся мост смог выдержать вес взрослого человека.

«Летающие аппараты дают больше возможностей по сравнению с традиционными строительными машинами. В частности, они могут достичь любой точки в пространстве, — отмечают ученые. — Наш подвесной мост показал, что маленькие летающие машинки могут автономно создавать несущие конструкции в натуральную величину, и это определяет перспективы для дальнейшего их использования».

ДОРОГИ ИЗ МУСОРА

«Говорят, на свалках пластиковый мусор — пакеты, бутылки и т. д. — не гниет сотни, а то и тысячи лет. Я слышал, что рациональные японцы используют такой мусор, наряду с горной породой и песком, для создания искусственных островов. В нашей стране подобные острова, наверное, не очень нужны — у нас и так большая территория. А вот дороги из пластика наверняка будут нелишними.

Особенно пригодятся такие дороги в топких местах и на вечной мерзлоте. Ведь из пластика можно формовать легкие и прочные плиты, которые будут обладать хорошей термоизоляцией, что не позволит вечной мерзлоте таять. Я вот только не знаю, что нужно добавить в полиэтилен и иные пластики, чтобы они выдерживали морозы Сибири и Заполярья»…

Такова суть предложения Леонида Карасева из г. Красноярска. По мнению наших экспертов, такое предложение вполне имеет право на существование. Более того, наш читатель самостоятельно пришел к тому же заключению, что и инженеры голландской компании Volker-Wessels, которые намерены заняться производством пластиковых плит для дорожного покрытия. Они уверяют, что разработанная ими технология произведет настоящую революцию в транспортном строительстве, поскольку дорожное полотно из переработанного пластика обещает в 3 раза больший срок службы по сравнению с обычным асфальтом.

Пластиковую дорогу PlasticRoad предполагается собирать из готовых плит с внутренними полостями для прокладки водопроводных труб и электрических кабелей. При этом испытания показали, что модифицированный пластик устойчив к воздействию различных химических реагентов и температур в диапазоне от -40 до +80 °C.

Кроме того, масса плит PlasticRoad относительно невелика, а сроки строительства дорог при использовании пластика должны сократиться в 3–4 раза. Особенно трассы из пластика удобны для песчаной и болотистой местности, их легко монтировать, как элементы конструктора. А в случае необходимости можно передвигать с места на место.

БЕЗ ЛИВНЕВЫХ СТОКОВ И ЛУЖ

«Прошедшим летом довольно часто можно было видеть, как после сильного ливня дороги и улицы превращались в своего рода реки, — пишет нам из г. Владивостока Леонид Сметанин. — Это происходит потому, что мусор и грязь, которые несет вода, довольно быстро забивают решетки ливневых стоков, и они не справляются со своими прямыми обязанностями. А что, если делать дорожное покрытие по принципу дуршлага, с многочисленными порами и отверстиями. Тогда дождевая вода будет сразу уходить в глубь почвы, не образуя на дороге даже луж»…

Наши эксперты полагают, что такая идея вполне практически осуществима, и нашли зарубежный аналог такой разработки. Инновационное покрытие дорог от американской компании Lafarg Tarmac, которое мгновенно поглощает воду, обещает конец борьбы с лужами.

Видео, которое представлено этой компанией, показывает, как покрытие, которое они назвали Topmix Permeable, справляется с потоком воды мощностью 4 000 л в минуту. Он как бы испаряется на глазах у зрителей. А все потому, что покрытие необычной конструкции представляет собой своеобразный «сэндвич» из особого пористого бетона, а также нескольких слоев подложки из гравия, песка и т. д.

Однако у такой дороги есть и свои недостатки. Во-первых, она стоит намного дороже. А еще такое покрытие эффективно разве что в Калифорнии. В наших климатических условиях при первых же заморозках вода, оставшаяся в порах бетона, замерзнет, лед расширится и быстро превратит пористую структуру в труху.

БАССЕЙН В ВОЗДУХЕ

«В городах дома строят все плотнее друг к другу, экономя территорию. Бывает, небоскребы одного комплекса даже соединяют крытыми переходами. Я слышал, что такие переходы иногда используют в качестве спортзалов с беговыми дорожками, — пишет нам Игорь Кузнецов из Калининграда. — А что, если в подобных переходах устраивать и бассейны? Это ведь практичнее, чем создавать бассейны на крышах. Ведь в случае аварии бассейн на крыше грозит затопить множество квартир на многих этажах. А вода из бассейна в переходе всего лишь прольется на землю. И заметить аварию в данном случае намного легче»…

Игорь прав. Эта идея уже осуществляется на практике. В Лондоне, неподалеку от электростанции Бэттерси, строят бассейн между двумя соседними домами. Сооружение длиной в 25 м соединит два здания жилого комплекса Embassy Gardens Legacy Buildings и будет иметь около 5 м в ширину и 3 м в глубину. Дизайном «небесного бассейна» занимается фирма Arup Associates.

Интересно, что «небесный бассейн» будет сделан из стекла толщиной 20,5 см, открывая вид прямо на улицу, которая будет находиться в 35 м внизу под пловцами.

Строительная фирма HAL Architects планирует открыть бассейн к 2017 году и надеется, что он станет одной из достопримечательностей Лондона.

ДЕРЕВЯННАЯ… ПЕНА

Пенопласт, как известно, хорош не только для упаковки предметов — он также представляет собой эффективный и легкий теплоизолятор. Но процесс его изготовления и участвующие в нем химикаты делают его производство отнюдь не экологичным. Поэтому исследователи из Института Фраунгофера успешно разработали альтернативный теплоизолятор из самого популярного и распространенного материала на Земле — из древесины.

Результат их трудов — деревянная пена, которая затвердевает после нанесения на поверхность. Этому способствуют натуральные материалы типа лигнина в самой древесине, так что процессу не требуются никакие дополнительные химикаты.

Пена также может производиться в виде цельных листов — наподобие больших панелей из полистирола, которые можно найти в строительных магазинах. Этот процесс требует некоторых дополнительных химикатов, чтобы помочь пене принять необходимую форму, но конечный продукт по-прежнему гораздо более экологичен, чем альтернативы. Кроме того, деревянное покрытие, обеспечивая отличную теплоизоляцию, одновременно придает помещению гораздо более комфортный вид.