Материя со смыслом: электромагнитная защита мозга и супержаропрочный сплав
Российские исследователи научились прогнозировать продолжительность жизни с точностью 99,7%, провели первичные испытания электромагнитного прибора для защиты головного мозга при травмах, усовершенствовали технологию обнаружения брака в электронике с помощью рентгена и создали двигатели на криптоне, а в Китае разработали сплав, способный выдерживать температуру 2400 градусов. Подробнее об интересных новостях науки недели читайте в подборке «Известий».
Новое рентгеновское оборудование поможет быстрее находить брак в электронике
В ЛЭТИ разработали новый класс отечественных разборных рентгеновских трубок, не имеющий аналогов в России. Эти источники рентгеновского излучения обеспечивают получение высокоинформативных изображений со сверхвысоким разрешением, недоступным для большинства существующих систем рентгеновской диагностики. Технология особенно востребована в сфере контроля промышленной продукции, поскольку позволяет выявлять даже мельчайшие внутренние дефекты. Сегодня такие изделия серийно производят лишь несколько стран. Отечественные специалисты уже начали реализацию проекта по разработке и передаче в производство отечественной разборной рентгеновской трубки, по результатам установочных испытаний российское устройство по характеристикам не уступает лучшим зарубежным аналогам.
В классических неразборных трубках все элементы конструкции запаяны в специальный стеклянный вакуумный баллон. Поэтому при нарушении его целостности или выходе из строя какого-либо внутреннего узла конструкции ее приходится утилизировать. В разборных трубках вакуум создается и поддерживается с помощью специального насоса. В случае поломки их можно быстро отремонтировать и снова ввести в эксплуатацию.
Эта разработка может найти применение в сферах, где требуется высокоточный неразрушающий контроль, например в микроэлектронике — при проверке печатных плат, микросхем и других сложных электронных компонентов, считает эксперт НТИ по новым материалам и технологиям Евгений Вишневский.
— Потребность рынка в таких решениях, на мой взгляд, очень высокая. Современная промышленность всё больше уходит в сторону миниатюрных, сложных и высокоточных изделий, а значит спрос на качественные рентгеновские системы контроля будет только расти, — уточнил он.
По словам специалистов, такая разработка снижает зависимость от импортных решений и создает собственную базу, без которой невозможно устойчивое развитие высокотехнологичного производства. Однако говорить о существенном влиянии на рынок микроэлектроники рано, пока не доказана надежность трубки при длительной эксплуатации и конкурентоспособность системы в реальных производственных условиях.
Электромагниты помогут восстанавливать ткань мозга после травм
Ученые из Саратовского национального исследовательского государственного университета, Московского научно-исследовательского онкологического института им. П.А. Герцена, Приволжского исследовательского медицинского университета, МГУ им. М.В. Ломоносова, а также нескольких университетов США разработали электромагнитное устройство для оказания первой помощи после травмы. По словам специалистов, под воздействием импульсного электромагнитного поля разрушение мозговой ткани существенно замедляется, число погибших нейронов уменьшается вдвое.
— Важно отметить, что купировать неблагоприятные последствия необходимо сразу после ЧМТ, мы проводили процедуру в течение часа после травмы, — рассказал старший научный сотрудник кафедры физиологии человека и животных СГУ, сотрудник Приволжского исследовательского медицинского университета Алексей Трофимов.
Электромагнитное устройство для оказания первой помощи уже проверено на лабораторных животных. После дополнительных исследований оно может стать важнейшим инструментом снижения риска неблагоприятных последствий для человека при черепно-мозговых травмах.
Черепно-мозговые травмы — одна из основных причин внезапной гибели людей, причем опасны как первичные повреждения, так и дальнейшие изменения кровотока в мелких сосудах органа. Капилляры перестают нормально питать мозг, защитная ткань разрушается, и нейроны гибнут, а нарушение внутричерепного давления затрудняет лечение даже новейшими препаратами.
В Китае разработан сплав, способный выдерживать температуру 2400 градусов
Исследователи из Китая разработали сплав на основе тантала, который способен сохранять высокую прочность при температуре 2400 градусов. Это значительно больше, чем выдерживают современные материалы, предназначенные для работы в экстремальных условиях, например в космической и ядерной отраслях.
По словам специалистов, новый сплав может использоваться при изготовлении ядерных реакторов, сопел ракетных двигателей и других компонентов летательных аппаратов. Его способность работать при сверхвысокой температуре позволит обходиться без сложных систем охлаждения и повысит эффективность многих механизмов.
Сейчас сплав проходит необходимые проверки в лабораториях. Для внедрения его в промышленность ученым необходимо доказать, что он выдерживает многократный цикл нагрева и охлаждения, сохраняя свои свойства, а также проверить его устойчивость к окислению и коррозии. Кроме того, с массовым производством могут возникнуть сложности из-за высокой цены на тантал. Его внедрение будет зависеть от возможности снизить стоимость производства без ухудшения характеристик, но при удачном прохождении испытаний танталовый сплав выведет инженерное проектирование на новый уровень.
Двигатели на криптоне ускорят создание многоспутниковых группировок
Специалисты МАИ совместно с учеными из МФТИ при поддержке Фонда поддержки проектов Национальной технологической инициативы создали плазменный двигатель малой мощности, который работает на криптоне. Агрегат предназначен для высокоточногоуправления спутниками на низких околоземных орбитах. После начала эксплуатации в космосе он сможет работать до семи лет. Традиционно в качестве рабочего тела для таких двигателей используется ксенон — благородный газ, который легко ионизируется и обеспечивает высокую эффективность тяги. Однако его применение ограничено высокой стоимостью и дефицитом.
Криптон — доступная альтернатива, его получают в больших объемах, при этом он дешевле в 5–10 раз, но энергия ионизации у этого газа выше, поэтому его сложнее превратить в плазму.
— Разработка плазменных двигателей с использованием рабочего тела криптон крайне актуальна. В 2023 году в ОКБ «Факел» испытали такой тип двигателя большой мощности. Проект МАИ позволяет применить подобные технологии для малых аппаратов, — прокомментировал директор Инжинирингового центра Самарского университета им. С.П. Королева Иван Зубрилин.
Зарубежные компании уже создают и применяют подобные двигатели.
— С развитием мегасозвездий спутников поиск замены ксенону — важная задача. Криптон — очевидная альтернатива. Он ближе по свойствам к ксенону, чем другие газы. Адаптировать существующие двигатели к работе на нем быстрее всего, — отметил руководитель лаборатории плазменных реактивных двигателей НИЯУ МИФИ, главный инженер-конструктор компании «Стар» Игорь Егоров.
Сейчас в МАИ изготавливают прототип установки и одновременно испытывают отдельные узлы и конструкции. Работы начали в 2025 году. Параллельно инженеры создают системы управления, электропитания, хранения и подачи криптона. Проект реализуют в рамках объявленного президентом РФ Десятилетия науки и технологий.
Новая модель начнет точнее определять продолжительность жизни в России
Ученые из Пермского национального исследовательского политехнического университета создали модель для расчетов возрастной структуры общества. Прогнозы ее изменения необходимы для определения минимального количества ресурсов, достаточных для обеспечения доступной медицинской помощи и социальных услуг.
Имеющиеся разработки устарели и не отражают реальную демографическую ситуацию. Даже современные нейросетевые методы обработки данных не учитывают особенности детской смертности и ежегодное улучшение качества жизни, а новейшие иностранные разработки в российских реалиях функционируют неточно, так как не предусматривают настолько большую разницу в показателях между регионами.
Исследователи из Перми решили эту проблему. За основу их модели взят базовый принцип подобных разработок: с возрастом риск смерти растет, при этом сама смертность перестает быть постоянной величиной. Она меняется с учетом медицинского прогресса и показателей продолжительности жизни в детском возрасте: в первый год риск умереть действительно высокий, но затем он снижается и к пяти годам достигает минимальных значений. Благодаря такой детализации новая модель прогнозирования показывает результат с точностью 99,7%, верный для всех возрастов, а не только для взрослых, как было раньше. По словам разработчиков, это позволит органам власти получать более достоверную информацию для принятия решений и грамотнее планировать распределение бюджета.
