Журнал «Компьютерра» № 12 от 28 марта 2006 года
Шрифт:
НОВОСТИ: Кожа да кости. Большие достижения маленьких технологий
Автор: Галактион Андреев
Компьютерра постоянно пишет об успехах нанотехнологий, которые уже в недалеком будущем обещают стать основой вычислительной техники. И, пожалуй, самое перспективное направление – углеродные нанотрубки – постоянно радует нас новыми достижениями. Из нанотрубок уже сделали транзисторы («КТ» #602), логические переключатели, ячейки памяти (#610), эффективные излучатели света (#616) и целый ряд материалов с удивительными свойствами (##603, 617). Но прогресс в этой области все ускоряется, и углеродные нанотрубки порой находят применения в совершенно неожиданных областях.
Так, в Ренсселеровском политехническом
Как правило, для ослабления колебаний используют специальные вязкие демпфирующие материалы или пропитки на основе тяжелых углеводородов, каучуков и других полимеров с длинными молекулами. Эти молекулы, изгибаясь и взаимодействуя друг с другом при деформациях материала, эффективно гасят колебания. Однако их применение утяжеляет конструкцию и снижает ее прочность. Кроме того, ни один из широко используемых демпфирующих материалов не выдерживает слишком высоких или низких температур, теряя вязкость или становясь слишком хрупким. В некоторых полимерных вибропоглощающих покрытиях используются жароустойчивые графитовые включения. Слои из атомов углерода в частичках графита при деформациях скользят друг по другу и эффективно гасят вибрацию. Но сделать графитовые композиты прочными, увы, не получается.
Совсем другое дело – тот же углерод, но в нанотрубках. Композиты на их основе прочны, легки и, как оказалось, эффективно поглощают вибрацию. Такое сочетание противоречивых свойств необходимо, например, в диффузорах громкоговорителей. Их материал должен быть легким, жестким, чтобы не возникали паразитные колебания, и вязким, чтобы быстро эти колебания потушить. Не случайно в диффузорах высококачественных динамиков используют такие совершенные материалы, как кевлар или металлокерамика.
Не менее важны все эти свойства и для корпусов космических аппаратов, самолетов, деталей автомобилей. Там особенно пригодится уникальная способность нанотрубок почти не менять характеристик в широком диапазоне температур. Более того, ученым впервые удалось показать, что демпфирующие свойства нанотрубок даже усиливаются при нагреве. Возможно, это объясняется недавно открытой пластической деформацией при высоких температурах: при двух тысячах градусов ажурная одноатомная труба легко растягивается, как нагретая пластиковая соломинка.
В том же институте, но в другой научной группе удалось изготовить очень гибкую проводящую «нанокожу». Обычно сложенные пучком нанотрубки не сохраняют взаимное расположение при деформациях, поскольку связываются друг с другом слишком слабыми силами. Эту проблему решили следующим образом. Сравнительно толстые многослойные нанотрубки сначала выращивают на специальной подложке из диоксида кремния. При этом на подложке с помощью обычной фотолитографии может быть предварительно вытравлен произвольный узор, дабы нанотрубки расположились нужным образом. Затем «углеродный лес» заливают полидиметилсилоксаном, который, твердея, надежно скрепляет нанотрубки друг с другом. Получившийся слой отделяют от подложки, и «нанокожа» готова. Она настолько гибка, что может быть обернута вокруг кончика пипетки, и в то же время достаточно прочна для использования в электронной бумаге, гибких дисплеях, химических сенсорах и другой электронике.
Более того, нанотрубки можно расположить и залить полимером так, чтобы поверхность «кожи» обладала свойствами пластиковой липучки Velcro. Пара таких слоев послужит прекрасным соединением в электронных устройствах и заменит громоздкие разъемы или пайку. Но и один ощетинившийся нанотрубками слой обладает свойствами липкой ленты, поскольку трубки эффективно цепляются практически за любую поверхность. В Акронском университете, используя близкую технологию, уже создали искусственную конечность геккона, в двести раз более липкую, чем настоящая лапа этой удивительной ящерицы, легко бегающей
Но самые удивительные и многообещающие результаты получили ученые из Калифорнийского университета в Риверсайде. Они обнаружили, что костные клетки прекрасно растут и размножаются на подложке из углеродных нанотрубок (на фото). Это позволяет надеяться, что нанотрубки можно будет использовать при лечении травм, аномалий в развитии костных тканей или при протезировании зубов. Правда, высказывались опасения, что при массовом использовании углеродные нанотрубки могут быть вредны для здоровья. По всей видимости, эти страхи напрасны: в организме трубки инертны и не разлагаются биологическим путем.
НОВОСТИ: Чипы и пробки. Микросхемы RFID уже прописались и в автомобилях
Автор: Киви Берд
Бурные акции протеста правозащитников и эмоциональные дискуссии, ведущиеся вокруг технологий на основе чипов радиоидентификации (RFID), способны, судя по всему, ощутимо влиять на конкретные нюансы в работе и деактивации микросхем. Но в то же время RFID-метки сулят столь очевидные и существенные экономические выгоды, что их скорое внедрение в самые разные сферы жизни практически неизбежно. Что лишний раз было подчеркнуто на недавней пресс-конференции, устроенной администрацией Евросоюза для объявления о начале развернутого общеевропейского проекта по изучению всех аспектов массового применения RFID. Рассказавшая об этой инициативе Вивиан Рединг (Viviane Reding), комиссар Евросоюза по информационному обществу и СМИ, сообщила, что в текущем году планируется выпустить 600 млн. чипов радиоидентификации, а за ближайшие десять лет эта цифра увеличится в 450 раз.
Поток новостей о разнообразных приложениях, в которых уже сейчас с успехом применяются RFID, растет ежемесячно. Рединг в своем докладе, в частности, упомянула европейский авиаконцерн Airbus, где с помощью RFID ныне метят все подлежащие регулярной замене элементы строящихся самолетов – тормоза, сидения, ремни безопасности и т. д., – чтобы они сами при сканировании сообщали о наступлении срока обновления. По цветистому выражению Рединг, широкомасштабное использование чипов-радиометок соединяет в одно целое интернет-мир киберпространства и реальный мир, окружающий человека.
По чистой случайности дата проведения пресс-конференции Еврокомиссии совпала с первыми итогами впечатляющего технологического эксперимента, устроенного в шведской столице на основе RFID. Автоматизированная система контроля за дорожным трафиком Stockholm Congestion Charging Scheme (SCCS), разработанная корпорацией IBM, всего за месяц обеспечила Стокгольму существенное сокращение заторов в часы пик. Правда, столь замечательный результат был достигнут довольно специфическим образом, о котором стоит рассказать подробнее.
В основу системы заложена концепция, согласно которой все водители, так или иначе вносящие вклад в образование пробок на автодорогах, въезжая в центральную часть города (территория площадью 24 кв. км), должны за это платить. Плата взимается автоматически, главным образом с помощью небольших коробочек с RFID, крепящихся к верхнему краю ветрового стекла со стороны салона. На всех магистралях, ведущих к центру города, установлены электронные станции регистрации, считывающие с RFID идентификационную информацию и передающие ее в центральную базу, которая автоматически снимает надлежащую сумму с банковского счета владельца машины. Хозяева автомобилей крепят RFID-метки добровольно, поскольку это дает скидку в оплате. Машины, не имеющие RFID, обрабатываются по несколько иной схеме: их номерные знаки фотографируют камеры наружного наблюдения, компьютер распознает буквы и цифры, после чего номер «пробивается» в национальной базе данных зарегистрированных автотранспортных средств. Установленному по этой базе владельцу отсылается счет, который можно оплатить через Интернет или в ряде магазинов. Чиновники утверждают, что система искусственного интеллекта, использующаяся при оптическом распознавании номерных знаков, ошибается редко, однако точных цифр не называют.