Новое в технике и технологиях. Том 3

"Частота осложнений и вторичных инфекций, возникающих при применении ортопедических имплантатов или катетеров, часто достигает 10-20% из-за формирования биопленок из бактерий внутри них. Поэтому очень важно, чтобы эти приборы не были токсичными для человека и в то же время быстро и эффективно растворяли патогенных микробов", – заявил Иван Бессонов из Московского государственного университета, чьи слова приводит пресс-служба Российского научного фонда.

В последние годы пациенты сталкиваются с возросшими рисками, находясь в палатах больниц, реанимационных комнатах, хирургических залах и других помещениях, связанные с лечением больных. Это связано с тем, что микробы, живущие в больницах и клиниках, стали почти неуязвимыми для действия антибиотиков и других лекарств. Из-за этого многие люди умирают в больницах или приобретают тяжелейшие осложнения не из-за их "старой" болезни, а из-за заражения "неуязвимым" пневмококком или стафилококком уже после операций.

Бессонов и его коллеги нашли способ предотвратить подобное развитие событий, создав особый полимерный материал, поверхность которого была бы токсичной для микробов и заставляла их в буквальном смысле "выворачиваться наизнанку" и умирать.

Разработанное ими покрытие, как рассказывают ученые, представляет собой аналог того, как устроены известные бактерицидные препараты, такие как мирамистин или хлоргексидин. Эти вещества хорошо растворимы в воде, что не позволяют использовать их в качестве базы для бактерицидных красок и покрытий, так как их "боевая часть" будет быстро вымываться при контакте с любыми источниками влаги.

Российские исследователи решили эту проблему, создав полимеры на базе полиэтиленимина, одного из основных компонентов некоторых клеев и косметических средств, которые почти не смачиваются водой и при этом похожи по своей структуре на молекулы бактерицидных препаратов.

Изготовив покрытие из такого материала и высадив на него "десант" из колоний синегнойной палочки (Pseudomonas aureginosa) и золотистого стафилококка (Staphylococcus aureus), Бессонов и его коллеги проследили за тем, как полимеры боролись с микробами.

Оказалось, что бактериям очень не нравилось это покрытие – число их колоний было в тысячи и даже миллионы раз ниже на полимере команды Бессонова, чем на обычном пластиковом покрытии, которое используют для изготовления медицинских приборов. Как считают ученые, столь высокий показатель успеха связан не только с тем, что их полимер сам по себе обладает бактерицидным действием, но и с его водоотталкивающими свойствами.

Данный материал, как считают отечественные химики, можно применять для изготовления имплантатов, подверженных "зарастанию" биопленками, поверхностей медицинских приборов и операционных столов, а также для ряда других целей. К примеру, фильтры на базе этих веществ можно использовать для очистки водоемов от водорослей и сине-зеленых бактерий, чье "цветение" делает их воды токсичными для человека и животных.

«Строительство нового моста в районе Карамышевской набережной запланировано в рамках единой концепции развития территорий Москвы-реки, разработанной по поручению Сергея Собянина», — заявил главный архитектор Москвы Сергей Кузнецов.

По его словам, одна из целей концепции — улучшение транспортной ситуации и повышение доступности районов. «Мост будет иметь элегантную вантовую конструкцию с опорой в центре в виде перевёрнутой буквы Y», — подчеркнул он.

На новом мосту будет шесть полос — по три в каждую сторону. Общая длина моста составит 528 метров, вместе с эстакадой через набережную — более 650 метров.

Как рассказали в пресс-службе Стройкомплекса, длина основного пролета моста — около 300 метров, она пройдёт над шлюзом № 9 в Карамышевском спрямлении Москвы-реки.

«В этом месте сваи вбивать нельзя, чтобы не вызвать оползни на склонах шлюза, поэтому нужен мост с длинным пролётом. Сооружение с таким пролётом нельзя строить классическим для Москвы “балочным” способом, поэтому решено возвести вантовый мост», — уточнил главный инженер проекта ОАО «Институт Гипростроймост» Сергей Глинский.

Поддерживать мост снизу будут девять опор. Сваи забьют на глубину до 40 метров. Все опоры моста спроектированы в монолитном железобетоне. В верхней части сооружения установят датчики, фиксирующие состояние моста. Для технического персонала предусмотрены два лифта.

Новый мост будет расположен в 400 метрах от старого — Карамышевского, построенного в 1937 году. Его пропускная способность будет значительно выше. «Перед тем как выехать на Карамышевский мост с улицы Нижние Мнёвники, автомобилисты должны сделать резкий поворот. При более интенсивном движении в этом месте образуется “бутылочное горлышко”», — рассказал Сергей Глинский.

Вантовый мост позволит соединить улицу Народного Ополчения с Нижними Мнёвниками по прямой без изгибов. Он будет существенно выше старого и не помешает проходу плавучих кранов для ремонта шлюза. Предполагается, что после запуска движения по Северо-Западной хорде по старому Карамышевскому мосту будет двигаться преимущественно общественный транспорт.

Напомним, сейчас в Москве есть только один вантовый мост на западе столицы — Живописный. До сих пор именно он считался самым высоким (высота его арки 105 метров).

Для создания светового компьютера, в котором двоичный код будет передаваться световыми, а не электрическими, сигналами, нужны быдут микросхемы и чипы, обладающие как раз такими свойствами. Они могут работать как транзисторы и светодиоды, которые способны пропускать или не пропускать световые волны.
Творение Менона и его группы — метаматериал, то есть материал, свофства которого отличаются от свойств его компонентов. Его собрали из наночастиц кремния, которые способны поглощать направленный на них свет и излучать его же обратно. Структура материала такова, что излученный луч направлен строго в точку, откуда он пришел. Поэтому для стороннего наблюдателя объект из метаматериала не выглядит никак: его как будто вообще нет.

Решить эту проблему Менону и его коллегам помогли метаматериалы на базе плазмонных резонаторов из небольших кусочков кремния, поглощающие свет и переизлучающие его обратно. Подобные «микроплащи», как рассказывает физик, можно встраивать внутрь чипов, производимых при помощи современных технологий «печати» электроники, что ускорит создание световых компьютеров.

Исследователи рассчитывают, что световые копьютеры будут потреблять в сотни раз меньше энергии, чем современные вычислительные машины. Еще они должны меньше греться, а скорость обработки информации у них будет выше. Менон отмечает, что промышленное производство чипов из метаматериала можно будет начать уже в ближайшие несколько лет.

"Так же, как и чистый титан, композит "титан-титан бор" имеет малый удельный вес, высокую коррозионную стойкость, гипоаллергенность. Однако, за счет достаточно высокой прочности и твердости, композит может держать заточку в отличие от чистого титана, что дает возможность применять данный материал для изготовления медицинских инструментов", — заявил Сергей Жеребцов из Белгородского государственного университета, чьи слова приводит пресс-служба Российского научного фонда.

Титан, как рассказывают ученые, имеет массу применений в аэрокосмической отрасли и медицине благодаря его прочности, легкости, стойкости к коррозии и тому, что он почти не вызывает раздражения при имплантации в организм. За последние годы были созданы сотни разных сплавов из титана, ни один из которых, правда, не устранил его главного недостатка – сравнительно низкой твердости, которая не позволяет использовать титан в качестве базы для режущих инструментов или других приборов, где необходимы материалы, хорошо сопротивляющиеся деформациям.

Жеребцов и его коллеги решили эту проблему, создав особое соединение на базе титана и соединения титана и бора, представляющее собой не обычный "сплав", а особый композитный материал, похожий по своему устройству на соты пчел или мозаику.

Как объясняют ученые, компоненты этого материала выполняли разные функции. В частности, стенки данных металлических "сот" состояли из борида титана, более прочного и твердого материала, а пустоты между ними были заполнены обычным титаном, более мягким и гибким, чем соединение бора и титана.

Интересные свойства борида титана были известны ученым и ранее, однако проблема с ним заключалась в том, что его очень сложно обрабатывать и заставлять его принимать нужную форму, не разрушая материала. Экспериментируя с подобными "сотами", авторы статьи поняли, как этого можно добиться, сохранив все плюсы и титана, и борида титана.

Как оказалось, очень прочный и при этом пластичный материал на базе таких сот можно получить, спекая смесь из порошков титана и диборида титана при температурах примерно в тысячу градусов Цельсия. В таких условиях матрицы из борида титана можно обрабатывать и деформировать без образования трещин в их структуре.

По словам ученого, медицинские инструменты, изготовленные из данного композита, будут значительно легче по сравнению с их стальными аналогами, а физические свойства данного материала позволят использовать его для ведения операций в магнитном поле.

По данным издания, система состоит из автономных необитаемых подводных аппаратов, гидроакустических буев с аппаратурой спутниковой связи "Гонец-Д1М" и навигации ГЛОНАСС. Как выяснила газета, подводные роботы патрулируют районы на глубине до 8 километров, ориентируясь по находящимся на дне гидроакустическим буям-маякам. Сообщается, что в них заложены сверхточные координаты, получив которые, беспилотник уточняет свое местоположение и продолжает движение, также буи служат для передачи информации на поверхность.

"Система полностью готова к развертыванию. Первым районом развертывания станет дно вблизи газодобывающей морской платформы "Приразломная". На базе наших средств планируется создание глобальной информационной сетецентрической системы подводного мониторинга и обслуживания районов нефтедобычи", — цитирует газета официального представителя концерна "Океанприбор" Павла Мартышкина.

Он добавил, что одну из систем для Арктики концерн планирует разработать в рамках опытно-конструкторской работы "Информативность" по заказу Минпромторга.

Как пишет газета, в системе "Позиционер" предполагается использовать несколько типов буев: подводные, плавающие и даже вмораживаемые в лед. Поясняется, что аппаратная часть буя состоит из радио- и гидроакустической частей с общей системой электропитания, помещенных в корпус из пластмассы.

"В то же время в состав радио- и гидроакустического оборудования входят ультракоротковолновая радиостанция, приемник ГЛОНАСС, комплект системы спутниковой связи "Гонец-Д1М" и аппаратура подводной связи с роботами", — пишет издание.

Еще один фактор роста потребности в инструментах реабилитации — стойкая динамика увеличения травматизма среди молодых людей. Средний возраст получивших травму составляет от 15 до 35 лет, а соотношение мужчин и женщин среди пострадавших — три к одному. Основные причины — дорожно-транспортные происшествия и спорт.

На каком этапе сейчас находятся испытания экзоскелета? По каким поверхностям он может ходить и препятствия какого уровня преодолевать?

Вновь обрести уверенный навык ходьбы мгновенно невозможно, а для того,чтобы научиться преодолевать препятствия или ходить по лестнице, нужно за время тренировок пройти не один километр пути. Обычно на то, чтобы заново научиться самостоятельно вставать со стула, держать равновесие в положении стоя с помощью костылей и начать медленно ходить, пациенту требуется двухнедельный курс занятий на экзоскелете.

Для многих пациентов быстрая реабилитация — это возможность избежать инвалидности и вернуться к нормальной жизни, а значит, вернуться на работу. Кроме того, экзоскелет позволяет продолжать процесс реабилитации на дому после выписки из стационара и снизить издержки на лечение каждого пациента.

Вторая модификация «ЭкзоАтлета», которая находится в разработке, позволит пациентам в максимально короткие сроки пройти реабилитацию после перенесенного инсульта. Уже на первый или второй день пациента можно будет в прямом смысле поставить на ноги и запустить восстановительные процессы с помощью ходьбы.


Фото: компания «ЭкзоАтлет»
Насколько «ЭкзоАтлет» доступен пациентам, нуждающимся в нем?

Сейчас возможно пройти курс реабилитации в НМХЦ им. Пирогова и оставить предзаказ на покупку «ЭкзоАтлета» для домашнего использования. Цена экзоскелета — 1,5 миллиона рублей. В будущем мы планируем возможность аренды и покупки в рассрочку.

Есть ли у разработки зарубежные аналоги и перспективы выхода на международный рынок?

Да, это, прежде всего, американский экзоскелет Ekso и израильский ReWalk. Их стоимость — 50-110 тысяч долларов. В течение ближайших нескольких лет мы планируем вывести нашу разработку на европейский, корейский и американский рынки.

Как вы взаимодействуете с госрегуляторами и медучреждениями?

Мы работаем с Фондом социального страхования на предмет включения «ЭкзоАтлета» в перечень ТСР (технических средств реабилитации), субсидируемых государством, входим в рабочую группу стратегической инициативы «Новое качество жизни лиц с ограниченными возможностями здоровья» и активно общаемся с заинтересованными клиниками, которые готовы проводить на своей территории клинические исследования и заинтересованы в использовании «ЭкзоАтлета» в ежедневной практике по реабилитации своих пациентов.

Как «ЭкзоАтлет» взаимодействует с институтами развития?

Наше сотрудничество с РВК началось с участия в федеральном акселераторе технологических стартапов GenerationS в 2014 году. Мы вошли в число финалистов направления Industrial. В течение 2015 года по приглашению РВК мы участвовали в нескольких международных конференциях. В рамках GenerationS 2015 года РВК пригласила нашего научного руководителя Елену Письменную в качестве эксперта по направлению Robotics, в котором российские инноваторы представляют проекты по созданию умных роботов. «ЭкзоАтлет» активно взаимодействует и со «Сколково»: мы получили статус резидента и сопутствующие ему льготы, наш офис находится на территории наукограда.

«ЭкзоАтлет» будет представлен на форуме и шоу технологий «Открытые инновации»  2015» — крупнейшем в России событии, раскрывающем тему будущего технологий в жизни современного человека,экономики и общества. Мероприятие пройдет в Москве с 28 октября по 1 ноября.

НОВОСИБИРСК, 16 янв — РИА Новости. Химики из Новосибирского госуниверситета (НГУ) и Института неорганической химии СО РАН разработали твердый раствор кобальта и иридия — новое соединение, которое может служить катализатором в различных топливных элементах, заменив дорогую платину, сообщает в понедельник пресс-служба НГУ.

В вузе пояснили, что топливные элементы характеризуются высоким КПД (от 50%) и возможностью неограниченного по времени использования при непрерывной подаче топлива и окислителя. Однако для протекания реакций на электродах необходим катализатор. Широкое распространение в качестве катализатора получила платина, но она имеет недостатки, а стоимость электродов с платиной составляет больше 70% стоимости самого топливного элемента.

"Иридий в среднем в два раза дешевле платины. За счет добавления в раствор неблагородного металла кобальта стоимость катализатора еще больше снижается. Помимо этого, проявляется синергический эффект — эффективность катализатора возрастает в результате слияния отдельных частей в единую систему. Кобальт-иридиевый сплав работает так же, как платина, и мы имеем ту же эффективность, но при низкой стоимости и более продолжительном сроке службы", — объяснил сотрудник лаборатории синтеза и физико-химических исследований новых композитных катализаторов НГУ Евгений Филатов.

Ученый сообщил, что обычно получение массивного твердого раствора металлов происходит в результате того, что металлическая стружка гомогенизируются до однородной массы с помощью высоких температур, затем снова измельчается. Операция повторяется необходимое число раз до завершения взаимной диффузии атомов металлов. Однако этот метод занимает много времени, и в ИНХ СО РАН используют термолиз двойной комплексной соли металлов, что позволяет ускорить процесс с месяцев до нескольких часов.

15.01.17. Специалисты Томского государственного университета (ТГУ) создали первый в России 3D-принтер для монолитной керамики. В 2017 году по заказу «Климова» (входит в Объединенную двигателестроительную корпорацию) они намерены напечатать образцы деталей вертолетных двигателей нового поколения.

«Наши ученые совместно с инженерами томской компании „ИнТех-М“ собрали опытно-промышленный образец первого в России 3D-принтера для печати монолитной керамики. Сейчас они работают над запуском устройства в производство. Также уже получен первый заказ на печать деталей вертолетных двигателей», — цитирует ТАСС сообщение ректора вуза Эдуарда Галажинского.

В ТГУ реализуется полный технологический цикл. Сначала изготавливаются керамические порошки. Затем из них производятся термопластичные пасты — «чернила» для принтера. После этого изделия спекают при высокой температуре, благодаря чему они обретают нужные свойства.

«Элементы, которые печатают на этом принтере, сверхпрочные, и они востребованы в аэрокосмической отрасли, химической и нефтегазовой промышленности», — пояснил Эдуард Галажинский.

В частности, из такой керамики можно изготавливать корпуса микросхем для спутников, в которых, по словам ректора ТГУ, заинтересовано предприятие «Роскосмоса» — НПЦ «Полюс».

Еще одним заказчиком выступает «Климов». Компания создает для вертолетов газотурбинную установку нового образца и нуждается в деталях для двигателей. Через несколько месяцев вуз намерен продемонстрировать «Климову» опытный образец из керамики, напечатанной на 3D-принтере.

«Чтобы повысить КПД газотурбинной установки, необходимо увеличить рабочую температуру в горячей зоне до 1300-1500 °C. Ни один металл в этом диапазоне температур и в химически агрессивной среде не работает. В связи с этим конструкторы ищут новые материалы и новые способы изготовления изделий из них», — пояснил старший научный сотрудник ТГУ Владимир Промахов.

Керамика, напечатанная на 3D-принтере, по свойствам превосходит высоколегированные стали, цветные металлы и твердые сплавы. Ранее простого способа получения качественных изделий сверхсложной формы из нее не существовало. Томским ученым удалось решить эту проблему с помощью аддитивных технологий (послойного синтеза).

Параллельно в вузе создают порошковый материал, из которого будут изготавливать детали двигателя с помощью лазерного выращивания. Его также представят «Климову» в середине 2017 года.