Цифровой журнал «Компьютерра» № 182

Маглевы интересны тем, что опираются на отработанные технологии. Они не первый год курсируют между станциями в Японии и Китае, перевозя тысячи пассажиров ежедневно. У них огромная грузоподъёмность и реально доказанная безопасность.

Среди недостатков маглевов обычно указывают потери энергии на преодоление сопротивления воздуха. Ради его снижения перед кабиной моторного вагона установлен стреловидный обтекатель, длина которого в последних версиях увеличилась до пятнадцати метров.

Хотя набегающий поток и создаёт необходимую подъёмную силу, сопротивление воздуха остаётся главным ограничивающим фактором для маглевов. При скорости свыше трёхсот километров в час резко нарастают вибрации и шум, а пылевые частицы действуют как абразивная обработка.

Необходимость вакуума внутри Hyperloop не вызывает сомнений и у Джорджа Мейза (George Maise), эксперта проекта Maglev 2000. За счёт удаления воздуха из канала гиперпетли можно достичь как минимум втрое больших скоростей уже на начальном этапе. Магнитная левитация в безвоздушном пространстве имеет очень мало скоростных ограничений. Они больше связаны с тем, что пассажирский транспорт должен оставаться комфортным и не подвергать людей значительным перегрузкам.

_{Прототип капсулы для системы транспорта, подобной гиперпетле (изображение: Discovery News).}

До середины пути капсула будет плавно разгоняться, а затем — так же плавно тормозить, почти всё время двигаясь с постоянным по модулю ускорением. На случай выхода из строя активных систем капсулу затормозят пассивные, установленные в конце пути. Как уверяют сейчас, они сработают даже при полном обесточивании.

В случае поддержания вакуума остаётся риск разгерметизации, но вряд ли пассажирам будет что-то реально угрожать внутри системы, разработанной инженерами компании с опытом создания космических транспортных аппаратов.

Гораздо более значимы на данном этапе обычные проблемы — такие как выбор места для строительства и создание идеально прямых участков петли протяжённостью в сотни километров.

К оглавлению

Ни единого разрыва: как устроены эластичные проводники с частицами золота

Андрей Васильков

Опубликовано 18 июля 2013

В Университете штата Мичиган создали эластичные проводники с наночастицами золота. Они способны растянуться в четыре раза в продольном и поперечном направлении. Их можно многократно подвергать механическим нагрузкам без риска обрыва контакта. Применяемые при их изготовлении материалы не боятся воды и демонстрируют высокую биологическую совместимость.

_{Образец материала из наночастиц золота и полиуретана (фото: Joseph Xu, Michigan Engineering).}

Как бы ни была совершенна современная электроника, её функциональные возможности сильно ограничивают физические свойства компонентов, и в первую очередь проводников. Мобильные, носимые и частично имплантируемые устройства испытывают на себе серьёзные механические нагрузки. Даже в относительно статичных системах всегда есть вибрации и тепловое расширение/сжатие материала, нередко приводящее к нарушению целостности электрической цепи.

Проводникам давно пытались придать хотя бы часть описанных в изобретении свойств. Их составляли из множества изогнутых волокон и скручивали в спираль, чтобы увеличить эластичность хоть на несколько процентов. Исследователи экспериментировали с металлами в жидкой фазе и сетчатыми структурами, но не достигли в этом направлении сколько-нибудь заметных успехов.

Старания многих коллективов не были напрасными. Помимо исключения малоперспективных направлений исследования в области эластичных проводников, удалось создать новые типы микроэлектромеханических систем. Среди них сверхчувствительные датчики давления для электронных весов, охранных систем и искусственной кожи роботов.

Пожалуй, наиболее значимым практическим результатом до недавнего времени оставалась работа группы инженеров из Университета штата Северная Каролина. Их эластичные провода выдерживали растяжение до восьми раз.

http://www.youtube.com/watch?v=QlVuIK5wAj0

В этом исследовании оболочка проводника выполнялась из эластичного полимера с высокими диэлектрическими свойствами. Внутрь заливался сплав индия и галлия. При растяжении эвтектический расплав быстро заполнял полость удлинившегося канала и практически мгновенно перераспределялся вновь при последующем сжатии, сохраняя высокую электрическую проводимость.

Помимо высокой себестоимости, эту разработку характеризовал и другой серьёзный минус. Провода оказались малоустойчивы к повторным нагрузкам, и дорогой металл со временем вытекал через повреждения в оболочке. Попытка ограничить потери с помощью сетчатых вставок внутри канала частично решила проблему, но в результате сильно повышалось сопротивление.