العناكب الروبوتية والبطاريات المتعرقة والخرسانة الحية: 8 تقنيات مستقبلية موجودة بالفعل
Miscellanea / / July 25, 2023
1. Necroarachnobots
مقطع فيديو: جامعة رايس
في بعض الأحيان ، قد تكون التقنيات الجديدة مثيرة للاهتمام للغاية وفي نفس الوقت مخيفة للغاية ، كما لو أن كل شيء يحدث في فيلم رعب.
مهندسو جامعة رايس تعلمت تحويل العناكب الميتة إلى روبوتات ممسكة. وجد رئيس المشروع ، دانيال بريستون ، من كلية جورج براون للهندسة ، أنه حتى بعد الموت ، تحتفظ العناكب بهيكل جسم مثالي لالتقاط أشياء مختلفة.
تستخدم العناكب المكونات الهيدروليكية لتحريك أطرافها. يوجد في السيفالوثوراكس (بروسوما) غرفة خاصة إما أن تتقلص أو تتوسع ، مما يؤدي إلى نقل الدم (الدملمف). عندما ينخفض الضغط ، تنحني الأرجل ؛ وعندما يزداد ، تكون غير مثنية.
تمكن العلماء من جعل عنكبوت الذئب الميت يحرك أطرافه عن طريق غرز إبرة في الورم العضلي. نجح "Necrorobot" في انتزاع ونقل الأشياء ، بما في ذلك لوحات الدوائر المطبوعة وأقاربهم.
يرفع العنكبوت الميت حوالي 130٪ من وزنه ، وأحيانًا أكثر من ذلك بكثير.
في الوقت نفسه ، نجح في ثني أطرافه ومدها ألف مرة على التوالي قبل أن تنكسر. الباحثون ربط إنه جفاف المفاصل. ويعتقدون أنه من الممكن التغلب على القيود إذا كانت الأرجل مغطاة ببوليمرات متينة.
قد تسأل: لماذا تعلم العناكب الميتة الإمساك بالأشياء؟ حسنًا ، إن احتمالات وجود "روبوتات الموت" كبيرة. يمكنهم القيام بوظائف صغيرة مثل تجميع الإلكترونيات ، وقتل الآفات ، أو حتى أن تكون مفيدة في الطب. بالنظر إلى أن العناكب نفسها قابلة للتحلل البيولوجي ، فإن "الروبوتات النخرية" صديقة للبيئة أيضًا.
ربما في المستقبل سوف يتحول إلى جثث الروبوتات أكبر من تلك العناكب. بالطبع ، كل هذا يذكرنا بمؤامرة فرانكشتاين لماري شيلي ، لكن لا تقلق. في الواقع ، لن يهتم الموتى.
2. بطاريات الرمل
غالبًا ما يتم انتقاد الطاقة المتجددة لحقيقة أن الكهرباء التي تولدها لا يمكن تخزينها. تخزين الفحم أو البنزين ليس بالأمر الصعب ، على عكس الطاقة التي تولدها طواحين الهواء والألواح الشمسية. بالطبع ، هناك بطاريات ، لكن الليثيوم هو مورد مكلف بالنسبة لهم ، بالإضافة إلى أنه سام.
يمكن أن يؤدي تطوير المهندسين الفنلنديين من Polar Night Energy إلى حل المشكلة. وجد طريقة لتخزين الطاقة حرفيا في الرمال. أخذوا حاوية فولاذية 4 × 7 م وملأوها بـ 100 طن من الرمل ، ثم استخدموا طاقة الرياح والطاقة الشمسية لتسخينها.
والنتيجة هي بطارية حرارية أو ، كما يطلق عليها أيضًا ، بطارية كهروحرارية.
مبدأ عملها قائم على على التأثير الكهروحراري ، والذي يحدث عند اختلاف درجة الحرارة في طبقات مختلفة من سائل العمل للبطارية. رمل أو مبرد آخر مشابه يتم تسخينه إلى درجة حرارة عالية ، ثم تنتقل الحرارة من خلاله الوحدات الكهروحرارية التي تحتوي على مواد شبه موصلة تولد الكهرباء حاضِر.
هذه البطاريات وسيلة فعالة جدًا لتخزين الكهرباء الزائدة ، كما أن تصنيعها رخيص للغاية. هذا سيجعل من الممكن استخدام مصادر الطاقة المتجددة بشكل كامل وحل مشكلة إنتاجها غير المتكافئ.
كما ترى ، لا يجب أن تكون التقنيات التي يمكنها تحسين مستقبل البشرية معقدة. بعضها بسيط للغاية ، لكنه فعال للغاية.
3. منجنيق الفضاء
مقتطف الفيديو: SpinLaunch
بينما يحاول Elon Musk الحصول على أفضل أداء لمحركات الصواريخ القديمة الجيدة ، فإن الأشخاص في SpinLaunch مقرر الذهاب بطريقة أكثر أصالة وإلقاء البضائع في المدار باستخدام منجنيق الفضاء. ولديهم بالفعل نموذج أولي تم اختباره.
بدلاً من حرق الوقود الكيميائي التقليدي ، تطلق SpinLaunch الأجسام إلى الفضاء باستخدام الطاقة الحركية. هذا هو ، ببساطة يأخذ يدور ويرمي القمر الصناعي في الضوء الأبيض مثل قرش جميل. ثم لا يزال عليه استخدام المحركات الكيميائية لتحقيق الاستقرار في المدار. لكن القدرة على الوصول إلى الفضاء دون الحاجة إلى بناء صاروخ ضخم لا يزال مثيرًا للإعجاب.
تدعي SpinLaunch أن نظامها يخفض تكاليف الوقود والبنية التحتية لعمليات الإطلاق بمعامل 10. أنت تعطي مساحة متاحة في كل ساحة.
صحيح ، من أجل إطلاق قمر صناعي ، يجب تشتيته جهاز الطرد المركزي بسرعة تصل إلى 8000 كم / ساعة ، وتتعرض لأحمال زائدة تصل إلى 10000 ج. وبطبيعة الحال ، فإن مثل هذا الشيء يقذف شخصًا إلى المدار فقط في حالة سائلة - سوف ينثر الركاب حرفيًا على أول مركبة فضائية. لكنها ستتعامل مع الأحمال الجامدة بضجة كبيرة.
4. مكثف تفوح منه رائحة العرق
ألست متعبًا من شحن هاتفك وساعتك الذكية وسماعات الرأس والأدوات الأخرى طوال الوقت؟ قرر المتخصصون من كلية جيمس وات للهندسة بجامعة جلاسكو التعامل مع هذه المشكلة بشكل نهائي. لقد طوروا نوعًا جديدًا من المكثفات الفائقة المرنة التي يتم فيها استبدال المنحل بالكهرباء من البطاريات التقليدية ثم.
عندما يمتص نسيج السليلوز البوليستر سوائل جسم الإنسان ، الأيونات الموجبة والسالبة للعرق يتفاعل مع سطح البوليمر الذي يغطيه ويسبب تفاعلًا كهروكيميائيًا يولد الطاقة. يمكن شحن مكثف نسيج فائق ذكي بالكامل عن طريق امتصاص ما يصل إلى 20 ميكرولتر من السائل. وهي قادرة تمامًا على تحمل 4000 دورة شحن وتفريغ.
تخيل أنك لم تعد بحاجة إلى خلع سوار اللياقة الخاص بك لتثبيته - ارتدِه وارتديه.
وإذا تم نسج مثل هذا البوليمر في قميص من النوع الثقيل ، فسيكون ذلك ممكنًا الهرولة أيضًا قم بتشغيل هاتفك الذكي. لكن هذه البطاريات لها تطبيق أكثر أهمية - يمكن استخدامها في أجهزة ضبط نبضات القلب وأجهزة الاستشعار تتبع العلامات الحيوية والأجهزة الطبية الأخرى التي يمكن ارتداؤها والتي تتطلب استمرارًا تَغذِيَة.
يعتبر العرق البشري كجسم عامل للبطارية أيضًا واعدًا لأنه صديق للبيئة. على عكس نفس الليثيوم السام ، يمكنك سكبه على نفسك بقدر ما تريد.
5. الخرسانة "الحية"
من حيث المبدأ ، الخرسانة ذاتية الإصلاح ليست تقنية جديدة. هناك مواد يمكنها ذلك بصلح تشققات مجهرية تمنع تمددها وتمنع نفاذ الرطوبة وتأثير البيئات العدوانية. عادة ، تضاف الكبسولات الدقيقة مع عوامل الإصلاح أو الألياف إلى تركيبة الخرسانة ذاتية الشفاء ، والتي تتصلب عند ملامستها للماء.
لكن العلماء من جامعة كولورادو في بولدر قرروا الذهاب أبعد من ذلك و مخلوق حرفيا "مواد البناء الحية" (مواد البناء الحية ، LBM). وهي مصنوعة من هيدروجيل والرمل ، والتي تم استكمالها بالبكتيريا الزرقاء المزروعة ضوئيًا Synechococcus. عندما تظهر تشققات في بنية هذه المادة ، تبدأ البكتيريا الزرقاء في عملية التمعدن الحيوي ، وتعالج الضرر بالمعنى الحرفي للكلمة.
يعتقد العلماء أن "ملموسة مع بكتيريا"سيسمح لك بإنشاء هياكل لا يمكنها فقط" التئام "الشقوق من تلقاء نفسها ، ولكن أيضًا تمتص السموم الخطرة من الهواء وحتى تتوهج عند القيادة. كيف تحب احتمال الاستقرار في منزل "حي"؟
6. مزيل الكربون
في الوقت الحالي ، المهمة الحيوية لتقليل ثاني أكسيد الكربون2 في الغلاف الجوي للكوكب ، يقوم أصدقاؤنا الأخضرون ، والأشجار ، بأداء بمساعدة تقنية التمثيل الضوئي التي أثبتت جدواها على مدى مليارات السنين. يمكن للتطورات الجديدة أن تجعل مهمتهم الصعبة أسهل من خلال امتصاص المزيد من ثاني أكسيد الكربون واحتلال مساحة أصغر.
شركة Climeworks السويسرية انطلقت في أيسلندا ، تعد Orca أكبر مصنع في العالم لالتقاط الكربون وتخزينه ، باستخدام تقنية تسمى DAC (التقاط الهواء المباشر). المبدأ بسيط للغاية: يمتص النبات الهواء المحيط به ، ثم يقوم بترشيحه. تمامًا مثل المنزل مكيف هواء، فقط ضخم.
بدأ بناء Orca في مايو 2020 واكتمل في أقل من 15 شهرًا بفضل تصميمه المعياري البسيط. في الوقت نفسه ، يمكنها إزالة 4000 طن من ثاني أكسيد الكربون سنويًا من الغلاف الجوي.2.
يتم خلط ثاني أكسيد الكربون الذي يلتقطه النبات بالماء وإرساله إلى عمق الأرض. في غضون بضع سنوات هذا CO2 يتفاعل مع البازلت الطبيعي ويتحول إلى معادن كربونات صلبة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن معالجة ثاني أكسيد الكربون المُجمع واستخدامه في إنتاج وقود صناعي.
7. الطباعة ثلاثية الأبعاد للعظام والأعضاء
تعد الطباعة ثلاثية الأبعاد صناعة واعدة للغاية يمكنها أن توفر للبشرية أي شيء من المنازل الرخيصة إلى محركات فضائية. لكن أحد أكثر التطبيقات إثارة للاهتمام لهذه التقنية هو إنشاء العظام والأعضاء الداخلية على طابعات ثلاثية الأبعاد.
شركة Ossiform يخلق الأطراف الاصطناعية الفردية لعظام مختلفة مصنوعة من الخزف الحيوي وفوسفات ثلاثي الكالسيوم - مواد تشبه خصائصها خصائص أنسجة العظام في جسم الإنسان. يقوم الأطباء بإجراء التصوير بالرنين المغناطيسي للحصول على معلومات حول استبدال العظام ، والتي يتم نقلها بعد ذلك إلى Ossiform. بناءً على هذه المعلومات ، تقوم الشركة بإنشاء نموذج ثلاثي الأبعاد للزرع ، والذي تم تصميمه خصيصًا لكل مريض على حدة ويحاكي بدقة الشكل التشريحي وهيكل العظام الحقيقية. يقوم الجراح بفحص التصميم ، وبمجرد أن تتم طباعة الغرسة ثلاثية الأبعاد ، يمكن استخدامها أثناء الجراحة.
بالإضافة إلى الزرع في جسم الإنسان ، فإن منتجات Ossiform مناسبة أيضًا لتدريب الجراحين.
من الاستخدامات الواعدة الأخرى للطابعات ثلاثية الأبعاد في الطب طباعة الأعضاء البشرية. تعتمد هذه التقنية على استخدام مواد متوافقة بيولوجيًا ، مثل البوليمرات الحيوية والخلايا المأخوذة من متبرع ، غالبًا من المريض نفسه.
طابعة خاصة طبقات هذه المواد ، وفقًا لترتيب صارم ، لإنشاء بنية ثلاثية الأبعاد للعضو. ثم تنمو الخلايا المدمجة في المادة وتمتص البوليمر ، وتتشكل عليه ، كما هو الحال في الإطار والأنسجة والأعضاء وأحيانًا أجزاء كاملة من الجسم.
على سبيل المثال ، بهذه الطريقة يومًا ما طبع أنف. قاموا بتثبيته على ساعد المريض ، واستمر لمدة شهرين ، ثم تم زرعه في الوجه.
وحتى شبكية العين البشرية يمكن طباعتها ثلاثية الأبعاد باستخدام الخلايا الجذعية. هذه التكنولوجيا متطور علماء من المعهد الوطني الأمريكي للعيون في عام 2022.
8. جنازة فطر صديقة للبيئة
يمثل الاكتظاظ السكاني على الكوكب مشكلة خطيرة ، ليس فقط لأن مليارات البشر يحتاجون إلى شيء لإطعامهم ، ولكن أيضًا لأنهم جميعًا لا يزالون بحاجة إلى دفنهم في مكان ما. لن تكون الأراضي المستخدمة في المقابر مناسبة قريبًا لأي استخدام آخر ، لأن منتجات تسوس الجثث لا تسمح بزراعة نباتات مفيدة عليها.
حرق الجثث ليس خيارًا أيضًا ، حيث يتم إنفاق الكثير من الطاقة على حرق الجثث. بالإضافة إلى الغلاف الجوي مطرود الكثير من ثاني أكسيد الكربون وحتى الزئبق الضار - أثناء تبخر حشوات الأسنان.
لكن التكنولوجيا الأصلية للجنازات "الخضراء" ، والتي يتم استخدامها بالفعل في الولايات المتحدة وبريطانيا العظمى ، تجعل من الممكن التخلص من الجثث دون أي ضرر بالطبيعة. فقيد وضعت في حاوية خاصة حيث يحدث التحلل الخاضع للرقابة تحت تأثير الفطريات والكائنات الدقيقة المختارة خصيصًا. تتغذى الفطريات والعفن من جنس Agaricus على المواد العضوية ، بما في ذلك البقايا. تتحلل البروتينات والكربوهيدرات والدهون وتحويلها إلى دبال ومغذيات.
نتيجة لهذه العملية ، يتم تكوين سماد الفطر ، والذي يمكن استخدامه سماد. لا يقلل التسميد من الآثار الضارة لمنتجات التسوس على البيئة فحسب ، بل يساهم أيضًا في الاستعادة السريعة لخصوبة التربة.
اقرأ أيضا🧐
- 5 اختراعات قديمة كانت سابقة لعصرهم
- 10 اختراعات أفلام رائعة أصبحت حقيقة واقعة
- 8 اختراعات بسيطة غيرت العالم إلى درجة لا يمكن التعرف عليها