Общество
​Что ты на это скажешь, Илон Маск?

​Что ты на это скажешь, Илон Маск?

17.07.2018 09:43Журнал «Территория развития»
Молодые учёные Поморья доказывают: на Ломоносове и Лавёрове традиция северных научных открытий не прервалась.

Они предлагают экологичные способы переработки водорослей и защиты кораблей, разматывают клубки нанотрубок и придумывают, как использовать снимки с беспилотника в лесной отрасли. Какие изобретения и разработки могут предложить «новые ломоносовы» инвесторам?

Платон Каплицин.Платон Каплицин.

Польза бурых водорослей — на 100 процентов

Исследовательский коллектив из Северного (Арктического) федерального университета под руководством заведующего кафедрой теоретической и прикладной химии Высшей школы естественных наук и технологий Константина Боголицына разработал технологию комплексной эффективной безотходной переработки арктических бурых водорослей.

По словам одного из лидеров команды исследователей, кандидата химических наук Платона Каплицина, этот метод отвечает принципам «зелёной химии».

— Он основан на подборе растворителей в соответствии с химической природой и свойствами выделяемых полезных компонентов, — пояснил Платон Каплицин, — и позволяет выделять помимо углеводов, таких как маннит и альгиновые кислоты, липидно-пигментный комплекс, полифенольный комплекс и водорослевую клетчатку. Существует множество способов переработки водорослей, но безотходных я не встречал, а наш позволяет по максимуму использовать биомассу.

В процессе работы учёные выделили и охарактеризовали новые, перспективные препараты биологически активных веществ бурых водорослей, обладающие целым комплексом полезных свойств, например — водорослевую клетчатку. Ей учёные нашли практическое применение — как натурального сорбента тяжёлых металлов и микроорганизмов. Клетчатка прошла медико-биологические испытания и показала себя как перспективный энтеросорбент. На её основе могут быть разработаны препараты-сорбенты наподобие активированного угля или полифепана.

Беспилотник пересчитает деревья по «головам»

Роман Алешко разработал технологию съёмки территорий с лесными насаждениями с беспилотника. Наукой он начал заниматься ещё на третьем курсе университета, учась по специальности «информационные системы и технологии» современного САФУ.

Тогда его научный руководитель, профессор Александр Гурьев предложил сосредоточиться на использовании космической съёмки для решения задач лесного комплекса. Это во многом определило сферу научных интересов молодого учёного: впоследствии оказалось, что из космоса картинка получается недостаточно детальной.
Роман провёл экспериментальные полёты на беспилотном летательном аппарате мультироторного типа. Этот аппарат фактически не имеет ограничений по минимальной высоте и в то же время может подняться на высоту до одного километра.

С его помощью удаётся получать снимки, на которых можно выделять кроны отдельных деревьев. С помощью уникального программного модуля учёный автоматизировал обработку и распознавание снимков так, что участие в расчётах человека сводится к минимуму.

Роман Алешко.Роман Алешко.

— Разработанный программный алгоритм уже умеет выделять кроны деревьев в автоматизированном режиме, — рассказал разработчик. — В качестве явных признаков, которые можно рассчитать, выделив кроны, — диаметр каждой кроны и сомкнутость деревьев. На начальном этапе определение породы деревьев являлось сложной задачей, но в процессе работы была выполнена съёмка в ближнем инфракрасном диапазоне светового спектра, в которой породы деревьев различимы более достоверно.
Технологией автоматизированного определения параметров лесных насаждений уже заинтересовалось региональное промышленное сообщество.

— В сфере лесного хозяйства учёные разрабатывают формулы расчёта диаметра ствола, запаса древесины и некоторых других параметров в зависимости от размера кроны для различных пород и в различных условиях сомкнутости крон, — пояснил Роман Алешко. — Помимо бизнеса, разработка интересует органы государственной власти — им она необходима для контроля за лесопользованием. Среди потенциальных заинтересованных лиц есть также экологические и научные организации.

В янтаре уже нечего есть

Студент Института судостроения и морской техники Павел Зобов предложил использовать для защиты корпуса судна специальный лак, созданный на основе янтаря.

— Для производства покрытия не нужно использовать тот янтарь, который мы все знаем, как украшение, — пояснил молодой учёный. — Используются отходы производства этих украшений, так называемая янтарная пыль. Она довольно дешёвая и доступна в больших количествах.

Подсказку для своего изобретения юноша нашёл в научных публикациях медицинской тематики.

— Товарищи из Калининградского и Казанского университетов доказали наличие у янтаря антисептических свойств, — рассказал Павел Зобов. — Потом в других работах я нашёл технологию растворения янтаря в различных растворителях. Отсюда и появилось антисептическое янтарное покрытие.

В отличие от других антисептиков, которые токсичны, янтарь — совершенно экологичен. Причём полностью: добиться удалось даже экологической безопасности растворителя.

Павел Зобов.Павел Зобов.

— Янтарь долгие годы находился под водой и за это время полностью потерял все полезные и съедобные для морских организмов элементы, — объяснил Павел. — Их просто выели из его состава. Поэтому янтарь для морских гидробионтов не представляет интереса — в нём уже нечего есть. Таким образом, покрывая какой‑либо объект тонким слоем янтаря, мы делаем его как бы полностью янтарным для морских организмов, и они начинают как бы «думать», что корабль — это большой кусок янтаря, который для них не интересен.

Применять такое покрытие, считает Павел, можно хоть на частной яхте, хоть на атомной подводной лодке. Но сначала изобретение должно быть доработано и сертифицировано.

Сергей Капустин.Сергей Капустин.

Разделяй и властвуй

Аспирант Андрей Гошев и научный сотрудник Сергей Капустин центра теоретической физики САФУ под руководством заведующего кафедрой фундаментальной и прикладной физики Марата Есеева предложили новый функциональный способ разделения нанотрубок посредством вращающегося электромагнитного поля.

То, что нанотрубки можно вводить в состав полимера для увеличения его прочности и придачи ему свойств электропроводности, теплопроводности, износостойкости, известно давно. Например, в Екатеринбурге начали производство демпфирующих прокладок из сверхвысокомолекулярного полиэтилена с нанотрубками для авиации. Но для того чтобы получить максимально возможный эффект от ввода нанотрубок в композит, их необходимо разделить на отдельные молекулы и равномерно распределять по всему объёму полимерного связующего. Камнем преткновения и, пожалуй, главным препятствием к внедрению в производство является поиск эффективной методики разделения.

— Нанотрубки — очень-очень длинные относительно своей толщины, — рассказывает Сергей Капустин, — поэтому легко спутываются, как наушники в кармане. Из химического реактора они выходят в виде порошка, каждая песчинка которого — это клубок из огромного количества нанотрубок. Но клубок меняет структуру полимера невыгодным образом — и полимер становится хрупким. Поэтому клубок нужно размотать на отдельные молекулы, чтобы они не переплетались. А сделать это сложно, потому там очень много узлов. Как правило, их разделяют ультразвуком и специальной валковой мельницей, а мы предлагаем воздействовать дополнительно вращающимся электромагнитным полем. Китайцы пытались магнитным полем воздействовать, но это не особенно эффективно, так как магнитное поле действует только на магнитную структуру, а именно на кластеры, из которых растут трубки.

Наш коллектив уже занимался подборкой режима ввода нанотрубок в композиты без применения «электромагнитки»: даже при процедуре с ультразвуком при введении нанотрубок в эпоксидную смолу материал становится в два раза прочнее, но теория, описывающая механизмы армирования композита нанотрубками, говорит о том, что можно добиться лучших результатов.

— Существуют различные методы разделения нанотрубок, — поясняет Андрей Гошев. — Для того чтобы использовать их для каких‑либо целей — усиления механических характеристик материала или для повышения электропроводности — их необходимо разделять. Мы предлагаем ввести дополнительный этап обработки при создании композита, который позволит уничтожить самые прочные и стойкие агломераты нанотрубок, что позволит приблизить прочность композита к теоретической.
Параллельно разработчики выиграли грант на исследование защитных покрытий и процессов разрушения винтов: они собираются изучить, насколько полимеры с нанотрубками, нанесённые на сталь винтов, позволят защитить их от кавитации и электрокоррозии — эффектов, которые быстро разрушают винты кораблей.

Нашли ошибку? Выделите текст, нажмите ctrl+enter и отправьте ее нам.