Новый еженедельный дайджест мира АТ от F2 innovations за прошедшую неделю.
Наука
В ВятГУ разработали метод герметизации топливных элементов с помощью 3D печати
Ученые Вятского государственного университета разработали новый подход к формированию изделий на основе стеклонаполненных полимерных композиций с использованием аддитивных технологий для герметизации высокотемпературных устройств.
Твердооксидные топливные элементы (ТОТЭ) — это электрохимические устройства, преобразующие химическую энергию топлива в электрическую. Они применяются в различных областях, например транспорте, системах электрохимической защиты трубопроводов и устройствах совместной генерации тепла и электричества. В ВятГУ на протяжении нескольких лет ведутся исследования в области разработки ТОТЭ трубчатой конструкции. В 2021 году ученые университета сфокусировались на создании эффективных герметизирующих элементов для ТОТЭ, сообщает пресс-служба вуза.
«Рабочие температуры твердооксидных топливных элементов составляют 700-850°C, что затрудняет подбор материалов для герметизации таких устройств. Мы разработали уникальный стеклополимерный филамент, при помощи которого печатаем изделия на 3D принтере, что значительно упрощает сборку ТОТЭ и увеличивает надежность соединений», — рассказала ведущая научная сотрудница центра компетенций «Полимерные материалы» ВятГУ Наиля Саетова.
В отличие от существующих методов формирования стеклонаполненных композиций, разработка ВятГУ обеспечивает прецизионную точность, необходимую для герметизации ТОТЭ. Размеры отверстий интерконнекторов должны соответствовать размерам топливных элементов с минимальными отклонениями, чтобы гарантировать надежную герметизацию.
«ТОТЭ работают в двойной атмосфере: снаружи подается воздух, а внутри — водород. Предотвращение смешения этих газовых смесей является критически важным. Для этого мы применяем стекло. В процессе нагрева полимерная составляющая сгорает, оставляя стекло, обеспечивающее надежную герметизацию. Максимальная степень наполнения в семьдесят два процента по массе обеспечивает высокую надежность сочленений», — пояснила Наиля Саетова.
В настоящее время в ВятГУ разработана схема серийного изготовления изделий разных форм и размеров методом 3D печати из стеклополимерных композиций с различной степенью наполнения, запатентованы составы стеклополимерных смесей.
В ТПУ создали пористые каркасы с имитацией структуры кости
Ученые Томского политехнического университета совместно с зарубежными коллегами разработали пористые каркасы (скаффолды) из сплава титана и ниобия с контролируемой пористостью и биоактивным покрытием. Разработка открывает возможность создания имплантатов нового поколения, имитирующих структуру и механические свойства кости, сообщает пресс-служба вуза.
Несмотря на прогресс, достигнутый в области биомедицинского инжиниринга, реконструкция крупных дефектов костных тканей остается серьезной проблемой в ортопедической и травматологической хирургии. Основная проблема существующих материалов для имплантации — разные показатели упругости искусственного материала и костной ткани. В результате проявляется эффект экранирования напряжений: имплантат берет на себя основную нагрузку, а ткани вокруг начинают деградировать. Он доставляет дискомфорт пациенту и может привести к потере имплантата.
«Мы изготовили скаффолды, имитирующие по структуре пористую архитектуру костной ткани. Они имеют сложную структуру с точки зрения топологии и микроскопических и макроскопических свойств, при этом на каждый элемент структуры нанесено биоактивное наноструктурное высокочастотное магнетронное покрытие, задача которого защищать материал от коррозии и обеспечивать совместимость с организмом», — рассказала ведущая научная сотрудница исследовательского центра физического материаловедения и композитных материалов ТПУ Мария Сурменева.
Ученые нанесли биоактивное покрытие методом ВЧ-магнетронного распыления на плоские подложки ранее синтезированного биосовместимого бета-титанового сплава на базе системы Ti-Nb (титана и ниобия). Комплексный анализ помог получить представление о морфологии и шероховатости поверхностей, кристаллографической структуре и текстуре, химическом и фазовом составе, смачиваемости и коррозионной стойкости. Нанесение биоактивного покрытия улучшило защиту материала от коррозии. Затем биоактивное покрытие нанесли на скаффолды, изготовленные методом 3D печати. Образцы подвергли исследованиям in vitro для оценки биосовместимости.
«Исследования продемонстрировали прямую зависимость между содержанием ниобия в сплаве и пролиферативной активностью клеточных культур. Кроме того, образцы сплава с повышенным содержанием ниобия и биоактивным покрытием обеспечили максимальные значения остеогенных маркеров — отложения кальция и выработки коллагена. Полученные данные подтверждают высокий потенциал разработанного материала в регенеративной костной инженерии», — рассказала старшая научная сотрудница исследовательского центра физического материаловедения и композитных материалов ТПУ Ирина Грубова.
Школьник из Тверской области разработал устройство для контроля качества воды
В образовательном центре «Сириус» прошла научно-технологическая образовательная программа «Большие вызовы», в которой приняли участие более четырехсот отличившихся школьников. Одиннадцатиклассник гимназии № 12 города Твери Олесь Супрун стал победителем по направлению «Экология и изучение изменений климата», представив изготовленный с помощью 3D печати прибор для оценки качества воды в водоемах.
В течение месяца участники программы работали в лабораториях «Сириуса» под руководством ведущих российских экспертов и представили проекты для решения задач, стоящих перед современной наукой, по двенадцати тематическим направлениям, включая генетику, биотехнологии, применение искусственного интеллекта, космические технологии, изучение климатических изменений, и другие. Они соответствуют Стратегии научно-технологического развития России и нацелены на внедрение новых разработок, повышение качества жизни населения, сообщает пресс-служба правительства Тверской области.
Вместе со своей командой тверской школьник разработал концепцию и прототип программно-аппаратного комплекса для оценки качества воды. Устройство внешне напоминает стандартный буй, но содержит систему навигации и различные датчики, привязанные к специальному программному обеспечению.
Прибор предполагается опускать на глубину около тридцати сантиметров, чтобы датчики могли фиксировать основные параметры — температуру, кислотность, наличие посторонних веществ и степень мутности. При выявлении отклонений от нормативных показателей система автоматически отправляет информацию в лабораторию, после чего на место прибывают специалисты для проведения более подробного анализа.
«Особенность нашей разработки заключается в ее автономности и доступной цене. Устройство может автономно функционировать на водоеме в течение девяти месяцев, проводя ежедневные замеры и передавая данные на удаленный сервер с помощью системы телеметрии. Ближайший аналог стоит около пяти миллионов рублей, а наше устройство предлагает расширенный функционал всего за сорок-шестьдесят тысяч рублей», — рассказал Олесь Супрун.
Компания OpenAI недавно объявила о запуске GPT-5, новейшей версии своей языковой модели, которую генеральный директор Сэм Альтман охарактеризовал как «эксперта с докторской степенью в кармане». Это обновление значительно улучшает логическое мышление, возможности настройки и надёжность текущих моделей. В настоящее время оно доступно всем пользователям ChatGPT, включая пользователей бесплатного тарифа.
Хотя многие дискуссии, связанные с GPT-5, вращаются вокруг его влияния и применения в здравоохранении и разработке программного обеспечения, его новые возможности могут также иметь значение для аддитивного производства. Развитые логические рассуждения GPT-5 и его самопровозглашенные «агентские» способности в кодировании и анализе данных могут сделать искусственный интеллект ещё более мощным инструментом оптимизации процессов 3D печати.
ИИ уже играет всё более важную роль в аддитивном производстве: от генеративного проектирования и моделирования до мониторинга в реальном времени и обнаружения дефектов. Интеграция новой модели GPT-5 может ещё больше расширить эти функции, позволяя ей выполнять более сложные задачи с минимальными подсказками. Это позволит инженерам оптимизировать процессы проектирования и анализировать большие объёмы данных. Кроме того, новая модель может помочь в создании специализированных программных инструментов для оптимизации процессов печати.
Новое обновление также может потенциально улучшить контроль качества. В аддитивном производстве дефекты часто возникают на микроструктурном уровне и зачастую их сложно обнаружить в процессе производства. GPT-5 может работать совместно с системой компьютерного зрения для интерпретации данных контроля в режиме реального времени. Таким образом, программа сможет быстро выявлять несоответствия и предоставлять рекомендации по исправлению ещё до завершения печати. Такой подход позволяет сократить отходы, снизить затраты и повысить надёжность производимых деталей.