Срочная новость

Сейчас воспроизводится:

Будущее в новом свете: искусственное Солнце и лазерный сыр


футурис

Будущее в новом свете: искусственное Солнце и лазерный сыр

Денис Локтев, “евроньюс”: “От Солнца, Луны и языков пламени – до сверхсовременных полупроводников: свет сопровождает человечество на протяжении всей нашей истории. Последние разработки учёных и инженеров позволяют нам увидеть окружающую реальность в новом свете”.

Вечное сияние чистого светодиода

Солнечный свет даёт нам чувство безопасности и уюта. Где бы мы ни находились, нам нужно видеть небо. Это заложено в нашей природе. В комнате без окон нам не по себе. Но в этом отделении радиохирургии в Милане никаких окон нет. К тому же на улице идет дождь. То, что вы видите – это потрясающе реалистичная имитация солнечного света. При обычном освещении эта комната выглядит гораздо неприятнее.

Нейрохирург Пьеро Пикоцци, глава отделения радиохирургии, научно-исследовательский медицинский центр Humanitas: “Мы применяем здесь гамма-излучение, поэтому операционная полностью изолирована от внешнего мира. У пациентов от этого может возникнуть боязнь замкнутого пространства. А это окно создаёт очень реалистичное ощущение дневного света — как будто бы это действительно обычное окно на улицу. Благодаря этой иллюзии вы чувствуете себя гораздо лучше, спокойнее”.

За окном прячется вот эта 300-ваттная оптическая система. Её размеры довольно велики, и стоит она пока как автомобиль, но её продолжают совершенствовать в рамках европейского исследовательского проекта.

Профессор оптики (Инсубрийский университет), основатель и гендиректор CoeLux, координатор проектов COELUX и DEEPLITE Паоло Ди Трапани: “Как мы делаем такие виртуальные окна? Система основана на светодиодном проекторе, который обладает всеми спектральными характеристиками солнечного света и создаёт узкий пучок света с правдоподобными тенями. Внутри этого устройства есть все необходимые оптические системы, позволяющие наблюдателю видеть изображение неба с бесконечно далёким солнцем. В рамках нашего проекта мы хотим разработать достаточно компактное устройство, которое можно установить не только дома или в больничной палате, но даже и в лифте, машине, морской каюте, поезде и самолёте — где угодно!”

Художники хорошо знакомы с некоторыми оптическими эффектами, которые создаёт на поверхности солнечный свет. Чтобы добиться правдоподобия, нужно изучить и воспроизвести эти эффекты. Но как достичь нужного цвета? Профессор Ди Трапани сумел воссоздать тот самый атмосферный процесс, который делает наше небо голубым.

Паоло Ди Трапани: “Молекулы воздуха в атмосфере движутся, и плотность из-за этого варьируется в мельчайших масштабах — речь идёт о нанометрах, одной миллионной части миллиметра. Мы воспроизводим эти колебания плотности при помощи наночастиц — высококонцентрированной дисперсии мельчайших сфер, с чуть более высоким коэффициентом преломления, чем у воды. Давайте добавим их в воду”.

Синяя часть белого света рассеивается и придаёт воде небесно-голубой цвет. От бывшего белого света остаётся красновато-жёлтая часть. Именно поэтому наше белое Солнце кажется нам жёлтым или красным: мы смотрим на него через атмосферу.В окне для реалистичности эффекта используется тот же принцип, только наночастицы зафиксированы в прозрачном пластике вместо воды.

Паоло Ди Трапани: “Наша технология — это не привычное искусственное освещение, это окно. Окно, воссоздающее бесконечное пространство, к которому человек привык за сотни тысяч лет”.

Изобретатели считают это новой концепция внутреннего освещения. В отличие от ламп, которые создают световые пятна и напоминают об окружающей темноте, эти окна создают освещённый солнцем внешний мир, который можно выключить.

Денис Локтев, “евроньюс”: “Среди преимуществ неорганических светодиодов – их яркость и экономичность. Но и органические светодиоды – OLED – обладают рядом свойств, которые делают возможным совершенно новое применение света в нашей повседневной жизни.”

Гибкая электроника: яркое будущее

Здесь, в Эйндховене (Нидерланды), промышленные дизайнеры и учёные-материаловеды работают вместе. Задача этого проекта — найти лучшие идеи новых устройств с применением гибких электронных компонентов, таких, как органические светодиоды.

Эрик Темпельман, доцент кафедры инженерно-технического проектирования (Делфтский технический университет) и координатор проекта Light.Touch.Matters: “К данному вопросу можно подойти с двух сторон. Ученые-материаловеды обычно работают по методу “снизу-вверх”, то есть от физики к механике. А дизайнеры идут со стороны пользователя, с потребностей потребителей в тех или иных функциях”.

Умные гибкие электронные изделия могут особенно пригодиться детским больницам. Например, огоньки на этой скатерти взаимодействуют с тарелками и столовыми приборами, делая больничные обеды чуть интереснее.

Дизайнер Ханне-Луиз Йоханнесе, Diffus Design: “Мы попросили врачей рассказать нам о самой большой проблеме в процессе восстановления здоровья ребенка во время госпитализации, например в онкологических отделениях. Одна из основных проблем — отсутствие аппетита. Чтобы поправиться, нужно хорошо есть. И мы стали работать над решением этой проблемы, чтобы сделать еду чуть-чуть волшебнее для ребёнка”.

Дизайнер Мишель Гуглиелми, Diffus Design: “В основе дизайна использована техника вышивания, вышивки, известная человечеству не первое тысячелетие. Ток передаётся по металлическим ниткам, и это позволяет скатерти оставаться гибкой”.

А вот еще один пример: если взять и погладить этот игрушечный браслет, он будто бы оживает. Таким милым образом можно отвлечь ребенка от неприятных медицинских процедур.

Дизайнер Ласло Герцог, Fuelfor: “Свет — это первый внешний сигнал, который может заметить ребёнок. При взаимодействии с предметом происходит что-то интересное. Если погладить браслет, то он не только зажжужит, он засветится. Действие света может быть очень полезным и понятным для ребёнка”.

А взрослым может понравиться вот такой прототип перчатки, которая поможет восстановить травмированную кисть руки: гибкие световые индикаторы на ней помогают правильно выполнять нужные упражнения.

Инженер-электроник Дарио Прести, Grado Zero Espace: “Самый большой световой элемент показывает, правильно ли выполняется упражнение, а элементы на пальцах светятся, когда пальцы сгибают”. 

В отличие от неорганических светодиодов, которые создают маленькие точки яркого света, органические светодиоды функционируют как красиво святящиеся поверхности. Проблема в том, что большие органические светодиоды очень сложно и дорого создавать в вакуумных испарительных агрегатах. Но европейские исследователи разрабатывают новую технологию, которая позволяет печатать органические светодиоды почти типографским способом. В будущем это позволит изготавливать источники света, по размеру и гибкости не уступающие обоям.

Учёный-материаловед (центр Holst) и профессор кафедры умных материалов (Делфтский технический университет) Пим Гроен: “Этот материал очень гибкий. Видите, как я могу его сгибать. В ближайшие годы мы хотим добиться того, чтобы светодиод можно было смять, как полотенце: сложить его, положить в карман, развернуть и получить источник света. И вместо того, чтобы применять сложный процесс изготовления, мы пытаемся добиться этого с помощью печати, чтобы печатать органические светодиоды как газеты.”

Этот станок-прототип печатает работающие электрические цепи серебряной краской на прозрачной полимерной плёнке. Краску быстро сушат яркими вспышками света.

Исследователь-материаловед Роберт Аббель, центр Holst: “Если потрогать краску сейчас, она размажется. Поэтому мы используем специальный аппарат, который быстро и при высокой температуре нагревает серебро световыми импульсами. Теперь можно убедиться, что краска высохла”.

Такая плёнка может стать первым слоем органического светодиода. Но для того, чтобы получить свет, потребуется еще несколько слоев разных химических веществ, поэтому исследование продолжается.

Лазерный сыр

Денис Локтев, “евроньюс”: “Новые световые технологии делают нашу жизнь более комфортной и открывают фантастические возможности для бытовой электроники завтрашнего дня. Но горизонты применения света, даже в самых традиционных видах деятельности, поистине безграничны. К примеру, безопасны ли продукты сельского хозяйства? Новый инструмент помогает пролить свет на этот вопрос.”

Область Венето в Италии славится своими вином и сырами. Эта местная компания с 19 века производит моцареллу и другие молочные продукты. Чтобы сыр дольше хранился, его пакуют в пакеты со специальной смесью атмосферных газов.

Президент компании Latteria di Soligo Лоренцо Бруньера: “Мы должны соблюдать определённые параметры, один из которых — уровень содержания кислорода, он должен быть меньше 5%. Сегодня мы контролируем наши продукты вручную, берём некоторые упаковки и проверяем в лаборатории”.

Выбранная наугад упаковка с продуктом протыкается щупом детектора. Теперь содержание кислорода известно, а продукт нужно паковать заново. Но инженеры уже придумали лучший способ контроля и разработали действующий прототип.

Инженер-электроник и гендиректор L pro Паоло Тонделло: “С конвеерной ленты упаковка попадает в измерительный прибор, который проверяет уровень содержания кислорода. Свет лазера проникает сквозь пакет и взаимодействует с содержащимися внутри молекулами кислорода, что позволяет узнать уровень кислорода абсолютно недеструктивным, бесконтактным оптическим путём”.

Этот способ можно применять для любой неметаллической упаковки. Маломощный лазер не повреждает её поверхность и сохраняет продукт в целостности. Таким образом можно проверить всю партию товара, а не только отдельные образцы.

Исследователь (Институт фотоники и нанотехнологий в CNR) и координатор проекта SAFETYPACK Люка Полетто: “Для того, чтобы отличить один газ от друго, мы освещаем его лазерным лучом на волне такой длины, которая поглощается только определённым типом газа. Измеряя количество поглощённого света, мы получаем показатели концентрации и давления определённого вида газа внутри упаковки”.

Сегодня эти лазерные измерительные приборы проходят тестирование на двух пищевых заводах. Исследователи говорят, что крупные производители проявляют к их проекту живой интерес.

Инженер-электроник и гендиректор L pro Паоло Тонделло: “Я уверен, что промышленность по достоинству оценит технологию, которая позволяет полностью контролировать выпускаемый продукт и гарантирует более высокий уровень безопасности потребителей”.

От искусственного солнца до лазерного сыра – широкий спектр европейских научно-технических разработок открывает нам будущее в новом свете.

Выбор редакции

Следующая статья
Гиперспектральная камера поможет нейрохирургам

футурис

Гиперспектральная камера поможет нейрохирургам