Современные технические устройства

20 технологий будущего, которые изменят мир в ближайшие 30 лет

Современные технические устройства

Мир меняется каждый день, изобретая и открывая что-то новое, и без этих достижений мы бы не продвинулись так далеко.

Исследователи,ученые,разработчики и дизайнеры со всего мира пытаются воплотить то, что упростит нашу жизнь и сделает ее интереснее.

Вот, несколько технологий будущего , которые поднимают нашу жизнь на совершенно другой уровень.

Новые технологии будущего

1. Холодильники-био

Российский дизайнер предложил концепцию холодильника, названного “Bio Robot Refrigerator”, который охлаждает еду с помощью биополимерного геля. В нем нет полок, отделений и дверей – вы просто вставляете еду в гель.

Идея была предложена Юрием Дмитриевым для конкурса Electrolux Design Lab. Холодильник использует всего 8 процентов энергии дома для контрольной панели и не нуждается в энергии для фактического охлаждения.

Биополимерный гель холодильника использует свет, генерируемый при холодной температуре, чтобы сохранять продукты. Сам гель не имеет запаха и не липкий, а холодильник можно установить на стене или на потолке.

2. 5G Интернет . Беспилотник с солнечными панелями.

Компания Google работает над дронами на солнечных панелях, раздающими сверхскоростной Интернет в проекте, названном Project Skybender. Теоретически беспилотники будут предоставлять Интернет услуги в 40 раз быстрее, чем в сетях 4G, позволяя передавать гигабайт данных в секунду.

Проект предусматривает использование миллиметровых волн для предоставления сервиса, так как существующий спектр для передачи мобильной связи слишком заполнен. 

Однако эти волны имеют более короткий диапазон, чем мобильный сигнал 4G. Компания Google работает над этой проблемой, и если удастся решить все технические проблемы, вскоре может появится Интернет небывалой скорости.

3. Диски для вечного хранения терабайтов данных

Исследователи создали 5D диск, который записывает данные в 5 измерениях, сохраняющиеся миллиарды лет. Он может хранить 360 терабайт данных и выдержать температуру до 1000 градусов.

Файлы на диске сделаны из трех слоев наноточек. Пять измерений диска относятся к размеру и ориентации точек, а также их положению в пределах трех измерений. Когда свет проходит через диск, точки меняют поляризацию света, которая считывается микроскопом и поляризатором.

Команда из Саутгемптона, которая разрабатывает диск, смогла записать на диск Всеобщую декларацию прав человека, Оптику Ньютона, Магна Карту и Библию. Через несколько лет такой диск уже не будет экспериментом, а станет нормой хранения данных.

4. Частиц кислорода

Ученые из Бостонской детской больницы разработали микрочастицы, наполненные кислородом, которые можно вводить в кровоток, позволяя вам жить, даже если вы не сможете дышать.

Микрочастицы состоят из одного слоя капсул липидов, которые окружают небольшой пузырь кислорода. Капсулы размером 2-4 микрометра подвешены в жидкости, которая контролирует их размер, так как пузыри большего размера могут быть опасны. 

При введении, капсулы, сталкиваясь с красными кровяными клетками, передают кислород. Благодаря этому методу удалось ввести в кровь 70 процентов кислорода.

5. Транспортные туннели под водой.

В Норвегии планируют построить первые в мире подводные плавающие мосты на глубине 30 метров под водой с помощью больших труб, достаточно широких для двух полос.

Учитывая сложности перемещения по местности, в Норвегии решили работать над созданием подводных мостов. Ожидается, что проект, на который уже затрачено 25 миллиардов долларов, будет закончен в 2035 году. 

Предстоит еще учесть и другие факторы, например, влияние ветра, волн и сильных течений на мост.

6. Биолюминесцентные деревья

Группа разработчиков решила создать биолюминесцентные деревья с помощью фермента, встречающегося у некоторых медуз и светлячков.

Такие деревья смогут освещать улицы и помогут прохожим лучше видеть ночью. Была уже разработана небольшая версия проекта в форме растения, светящегося в темноте. Следующим шагом станут деревья, освещающие улицы.

7. Телевизор-РУЛОН

Компания LG разработала прототип телевизора, который можно свернуть как рулон бумаги.

Телевизор использует технологию светодиодов на основе полимерной органики, чтобы уменьшить толщину экрана.

Кроме LG, другие крупные производители электроники, такие как Samsung, Sony и Mitsubishi работают над тем, чтобы сделать экраны более гибкими и портативными.

Развитие технологий в будущем

8. Бионическая линза

Канадский врач собирается проводить клинические тестирования “бионических линз”, которые в 3 раза улучшают стопроцентное зрение с помощью 8-минутной безболезненной операции.

Новая линза будет доступна уже к 2017 году, улучшая естественный хрусталик глаза. Во время операции шприц внедряет линзу с физиологическим раствором в глаз, и через 10 секунд сложенная линза распрямляется и располагается над естественным хрусталиком, полностью корректируя зрение.

9. Одежда-спрей

Испанский дизайнер Манел Торрес (Manel Torres) изобрел первую в мире спрей-одежду. Вы можете нанести спрей на любую часть тела, а затем снять его, смыть и снова носить.

Спрей сделан из специальных волокон, смешанных с полимерами, которые придают ткани эластичность и долговечность. Эта технология позволит дизайнерам создавать уникальные предметы одежды с оригинальным дизайном.

10. 3D образ из ДНК

Студентка Хизер Дюи-Хагборг создает 3D портреты из ДНК, найденных на сигаретных окурках и жевательных резинках на улице.

Последовательности ДНК она вводит в компьютерную программу, которая создает облик человека с образца. Обычно в ходе этого процесса выдают 25-летнюю версию человека. Затем модель распечатывают в 3D портреты в натуральную величину.

11. VR ПОКУПКИ

Один из таких магазинов был открыт на железнодорожной станции в Южной Корее, где вы можете сделать заказ, сфотографировав штрих-код, и ваши покупки доставят домой.

Сеть магазинов Homeplus установила шесть дверей-экранов с изображениями полок в натуральную величину c товарами, которые вы приобрели бы в супермаркете. Под каждым товаром есть штрих-код, который можно отсканировать и отправить с помощью приложения. 

Источник: https://zen.yandex.ru/media/id/5d6c539a4735a600adbdd40c/20-tehnologii-buduscego-kotorye-izmeniat-mir-v-blijaishie-30-let-5d6d05b30ef8e700ad04513b

Техническое устройство – это… Определение, виды и классификация

Современные технические устройства

Техническое устройство – это изделие, механизм, технический комплекс, агрегат и т. д., созданный человеком искусственным способом для осуществления каких-либо видов деятельности. Развитие оборудования и технологий делает возможным работу в поле высокотехнологичного и интеллектуального производства, дает толчок к дальнейшему развитию науки, техники, раскрывает горизонты возможностей.

Основные виды устройств

Техническое устройство – это средство для быстрого и эффективного достижения целей производственного, гуманитарного, медицинского, бытового и прочих процессов.

На сегодняшний день техника применяется повсеместно, уже почти невозможно найти сферу человеческой деятельности, где не используются устройства, значительно упрощающие все процессы.

Технические устройства не имеют универсальной классификации и делятся на основные типы по сфере применения:

  • Промышленные.
  • Бытовые.
  • Вычислительные.
  • Строительно-монтажные.
  • Дорожные.
  • Медицинские и т. д.

Каждое техническое устройство – это целый спектр возможностей для сопряженной сферы деятельности. Например, инструменты и средства измерения применяются как в промышленном секторе, так и в быту. Отдельный класс составляют устройства, предназначенные для боевых действий, обороны, космоса.

История

Следуя теории Дарвина, абстрактная обезьяна, взявшая в руки палку, эволюционировала до состояния человека. Сегодня эта теория хоть и классическая, но спорная.

В этой истории интересно то, что палка явилась первым техническим устройством, с помощью которого были достигнуты цели.

Появившийся первобытный человек для эффективной охоты и обороны использовал изобретенные средства – бумеранги, копья, каменные топоры, шила и т. д.

На смену простейшим приспособлениям из камня и дерева пришли бронзовые и железные изделия. Эволюция усложняла человеческий интеллект, и стали появляться первые средства передвижения, агротехника, гидротехнические сооружения и простейшие механизмы – колесо, блок, рычаг и т. д.

Технический прорыв

Первая промышленная революция произошла в 18 веке и принесла машины, устройства, механизмы, развитие которых мы видим и сейчас.

Изобретение паровой машины позволило поставить на поток массовое производство и привело к закату кустарного способа изготовления, существенно изменив социальное строение общества.

Созданный в 19 веке двигатель внутреннего сгорания привел к созданию и постоянному совершенствованию всех видов транспорта. Появилось огромное количество самодвижущихся механизмов, осваивающих пространство.

Были созданы новые машины, существенно упрощавшие прокладку дорог, строительные и горнопроходческие работы и так далее.

Появление и использование электричества дало толчок к новым видам технических устройств – это не только освещение, но и радиотехника, радиоэлектроника, мечта об освоении космоса перестала быть нереальной.

Начало 20 века ознаменовано внедрением автоматизации производственных процессов, появилась первая вычислительная техника, в космос был запущен первый искусственный спутник.

По мнению специалистов, следующий виток развития технических устройств связан с нанотехнологиями и биотехнологиями, перспективные исследования и первые достижения в этих областях обозначались в конце 20 века.

Показатели

Техническое устройство – это ряд качеств, характеристик, которые укладываются в перечень свойств, общих для всех типов техники:

  • Производительность. Любое устройство за единицу времени производит продукцию (обрабатывает информацию), транспортирует, изготавливает и т. д. Чем выше показатель без ущерба качества, тем эффективнее устройство.
  • Надежность. Определяется способностью качественно и безотказно функционировать в течение всего эксплуатационного срока.
  • Долговечность. Включает два понятия – физический и моральный износ. Часто оборудование способно выполнять заданные функции, но экономически его эксплуатация уже невыгодна, поскольку не соответствует требованиям безопасности, энергетическим затратам и т. д. Появление новых разработок влечет замену на инновационное техническое устройство. Оборудование нового поколения часто решает больший спектр задач.
  • Экономичность. Соотношение материальных затрат на обслуживание, обеспечение работы устройств с количеством произведенной продукции (транспортировкой, обработкой и т. д.).

Улучшение каждого показателя – задача технического прогресса и носит название «модернизация». За несколько последних десятилетий приобрели актуальность показатели экологической безопасности, эргономические характеристики, эстетическая составляющая устройств.

Помимо технических и утилитарных качеств, разработчики уделяют внимание удобству использования (уменьшает травматизм) и приятному внешнему виду устройств, некоторые производители делают упор исключительно на эти направления совершенствования.

Многие параметры используемых технических средств регулируются стандартами на государственном уровне.

Документация

Техническое устройство – это свод качеств, позволяющих использовать его в какой-либо сфере. Производство и эксплуатация определяются правилами и технологическими требованиями, описываемыми в документации, которой снабжается каждое устройство.

Основные документы, входящие в комплектацию:

  • Паспорт изделия. В нем указываются технические характеристики устройства, выраженные в расчетных единицах производительности, энергопотребления и т. д. Часто паспорт дополняется сведениями о состоянии техники, проведенных ремонтах, гарантийном сроке обслуживания и т. д.
  • Руководство по эксплуатации. В документе описывается принцип работы, сфера применения, правила хранения и эксплуатации, способы утилизации и транспортировки.
  • Инструкция по монтажу, запуску, регулированию, обкатке. Документ составляется для промышленных устройств с особыми условиями эксплуатации.
  • Этикетка. Размещается непосредственно на изделии в случае, если необходимые данные для эксплуатации и пуска вмещают не более пяти пунктов и нет смысла составлять паспорт.

Любое техническое устройство – это единица продукции, изготовленная промышленным способом. Документация на нее должна соответствовать стандартам, прописанным в ЕСКД, ЕСПД или ЕСТД.

Опасные технические устройства

Опасными типами устройств считаются те, в процессе работы которых может быть нанесен урон здоровью (жизни) человека при несоблюдении техники безопасности или те, которые эксплуатируются в опасной среде.

Основные виды:

  • Устройства и оборудование, работающие под высоким давлением (свыше 0,07 МПа) или при высокой температуре (более 115 °С).
  • Сооружения, предназначенные для подъема больших грузов (краны-манипуляторы, подвесные дороги, платформы, эскалаторы и т. д.).
  • Устройства и оборудование систем газопотребления (котлы, газовые бытовые плиты и т. д.).
  • Технические устройства и оборудование для сварных работ в условиях опасных производств.
  • Электрическое оборудование со взрывозащитой (1,2 группы), рудничное электрооборудование.
  • Устройства, оборудование, механизмы нефтегазового промышленного комплекса (буровые установки, стволовые подъемники, эксплуатационное оборудование и т. д.).
  • Горно-шахтные устройства, обогатительное оборудование для всех видов разработки и добычи ископаемых минералов (шахтное оборудование, горнопроходческая техника, устройства для взрывных работ, геологоразведческая техника и т. д.).
  • Оборудование для трубопроводов магистрального типа.
  • Оборудование химических предприятий всех направлений (работающее во взрывоопасной среде, применяющее вакуумные, криогенные, размольные установки и т. д.).
  • Оборудование и техустройство металлургических предприятий всех типов.
  • Электрооборудование печное (дуговые, индукционные, плавильные, нагревательные и прочие печи).
  • Трубопроводы и их узлы, арматура опасных производств.
  • Приборы для обеспечения контроля работы машин и механизмов и пр.

В специальной документации регулируется техника безопасности использования разного рода устройств, знание и соблюдение правил гарантирует сохранение жизни и здоровья каждому работнику, а часто и всему предприятию. Не зря говорят, что каждый пункт техники безопасности написан кровью.

Эксплуатация

Для каждого вида деятельности существует и постоянно модернизируется техника. Эксплуатация технических устройств регламентирована правилами, прописанными в руководстве к использованию. На каждом предприятии существует служба, в задачу которой входит контроль выполнения правил техники безопасности и эксплуатации всех машин, механизмов, устройств.

Согласно международным нормам работу каждого механизма можно проверить при помощи измерительных приборов. Это дает возможность контролировать работу, устранять неисправности, проводить настройку оборудования и останавливать работу в случае нахождения поломок или угроз аварий.

Ремонт, обслуживание и профилактика

После наладки и запуска оборудования наступает время эксплуатации, в течение этого периода происходит постепенное изнашивание узлов, механизмов и т. д. После определенного в паспорте срока использования требует профилактики устройство техническое.

Обслуживание и ремонт входят в компетенцию службы предприятия, где работает оборудование, или в специальных пунктах, если речь идет о бытовой технике.

Все привыкли, что автомобиль нуждается в периодическом ТО, такая же практика существует для любого механизма.

Профилактические меры помогают продлить срок эксплуатации устройств и их эффективную работу. Основные действия обслуживания оборудования имеют общий алгоритм:

  • Проверка общего состояния узлов, приборов, функционального состояния устройства визуально и при помощи технических измерительных средств.
  • Проверка степени повреждений, изношенности частей оборудования и замена на новые при необходимости.
  • Тестирование и наладка работы устройства после ремонта и профилактики, запуск работы.
  • Если устройство морально, технически устарело, его меняют на аппарат с расширенными возможностями.
  • По окончании срока эксплуатации техническое устройство должно быть демонтировано и утилизировано согласно утвержденным нормам.

Источник: https://FB.ru/article/302555/tehnicheskoe-ustroystvo---eto-opredelenie-vidyi-i-klassifikatsiya

Технологии и изобретения в электронике, которые изменили мир

Современные технические устройства

В 20 веке произошел рывок во многих научных областях, которые перевернули рынок и наполнили его совершенно новыми товарами.

Все, что мы сегодня покупаем — от калькулятора до смартфона, от активной колонки до большого ЖК-телевизора, — все это продукты научно-технического рывка, произошедшего в 20 веке.

Давайте вспомним самые важные научные прорывы, которые навсегда изменили рынок и нашу жизнь.

Между ключевым открытием в науке или гениальным изобретением и тем моментом, когда индустрия производства товаров начинает пользоваться ими и наполняет рынок совершенно новыми товарами, зачастую проходят десятки лет.

Чарльз Бэббидж, создавший механическую вычислительную машину в 1833 году, прообраз современных компьютеров, вряд ли предполагал, что через полтора столетия миниатюрные цифровые вычислительные машины заполнят все ниши рынка — от наручных часов, мультиварок и стиральных машин, и до смартфонов и персональных компьютеров.

Должно было произойти еще немало научных открытий и придумано изобретений, которые, дополняя друг друга, создали почву для революционного переворота рынка. Одним из таких изобретений стало создание транзистора.

В первой половине 20 века в электронике активно применялись вакуумные лампы, обладавшие рядом серьезных минусов: высокое тепловыделение, ненадежность, большие размеры. В 1947 году усилиями трех ученых фирмы Bell Telephone Laboratories был изобретен первый биполярный транзистор. Ученые У. Шокли, Д. Бардин и У. Брайтен в 1956 году получили за это изобретение нобелевскую премию по физике.

Потенциал этого изобретения был оценен не сразу и вытеснение вакуумных ламп в электронных устройствах транзисторами затянулось надолго. Все поменяло изобретение в 1960 году МОП-транзистора, который стал фундаментом современной электроники. Сокращение МОП означает «металл-оксид-полупроводник», а еще его называют транзистором с изолированным затвором.

Последовавшая следом миниатюризация электронных компонентов перевернула рынок. Громоздкие устройства стали заменяться небольшими и экономичными. Радиоприемники размером с пачку сигарет, электронные наручные часы и карманные калькуляторы в 1970-х годах уже никого не удивляли.

Но главное предназначение транзистора оказалось в возможности создания компактных и быстрых ЭВМ, электронно-вычислительных машин, которые начали бурное развитие в 1960-х годах. В 1970-х годах произошла их минитюаризация за счет применения интегральных микросхем и, как следствие, нарастающий выход на потребительский рынок.

В конце 1970-х и начале 1980-х годов происходит взрывной рост числа различных домашних компьютеров: Apple II, Commodore 64, ZX Spectrum, Atari 400, Amiga 1000.

Возможность играть в компьютерные игры, писать электронную музыку и программировать стала доступна каждому. Рынок электронных развлечений, зародившийся тогда, сейчас превратился в многомиллиардную отрасль, которая двигает прогресс в электронной сфере.

Выход в сентябре 2020 года видеокарт линейки Ampere от Nvidia: GeForce RTX 3090, RTX 3080 и RTX 3070, это прямое следствие и развитие тех первых домашних компьютеров с их скромными разрешениями и 8-ю или 16-ю цветами. Технологические наработки, полученные при развитии игровых видеокарт, той же компанией Nvidia вкладываются в развитие устройств искусственного интеллекта, машинного обучения и персональных суперкомпьютеров NVIDIA DGX Station.

Благодаря миниатюризации транзисторов и интегральных микросхем мы имеем сейчас рынок смартфонов, которые быстро нарастили мощность настолько, что сделали ПК ненужным для многих. Смартфон сейчас — это и средство общения, и замена телевизору, и музыка, и игры, и даже работа. Но все это было бы невозможным без миниатюрных систем питания, таких как литий-ионные батареи.

Уже вначале 1980-х годов была возможность делать очень компактные электронные устройства.

Например, домашний компьютер ZX Spectrum вполне можно было сделать мобильным, похожим на современные игровые консоли Nintendo Switch, но все упиралось в отсутствие компактных и емких аккумуляторов.

Положение дел на рынке мобильной техники тех лет очень хорошо характеризует популярный анекдот про «суперчасы» и чемодан батареек к ним.

Все изменилось в начале 1990-х годов, когда на рынке появились литий-ионные (li-Ion) батареи. Главный вклад в их развитие внесли ученые из разных стран: Джон Гуденоу, Стэнли Уиттингемиз и Акира Ёсино. Разработка велась с конца 1970-х годов, а в 2019 году интернациональный коллектив получил за изобретение литий-ионных батарей нобелевскую премию по химии.

Устройство литий-ионных батарей довольно простое, а эффективность дает подбор уникальных материалов. Грубо говоря, у li-Ion батареи один электрод сделан из графита, а второй — из оксида кобальта. Разделенные полупроницаемой мембраной, электроды взаимодействуют с электролитом, богатым ионами лития.

Литий-ионные батареи оказались нужны везде — в только-только появившихся мобильных телефонах, ноутбуках, часах, калькуляторах и множестве других электронных устройств.

Рынок таких девайсов начал бурно развиваться и если сейчас вы оглядитесь по сторонам, то обязательно увидите маленькое электронное устройство с Li-Ion батареей: смартфон, планшет, смарт-часы, калькулятор, ноутбук или беспроводную мышь.

Литий-ионные батареи сейчас переживают апогей своего развития, их все уменьшающийся вес и увеличивающаяся емкость позволяют строить на их основе даже средства передвижения: электро-самокаты, электро-велосипеды, моноколеса и гироскутеры.

Отдельно стоит упомянуть квадрокоптеры, которые совсем недавно появились на рынке. Их создание было невозможно без миниатюризации управляющей электроники и системы питания. Популярные модели могут держаться в воздухе около получаса, производя качественную видеосъемку.

Но прогресс не стоит на месте и в этом году стали появляться новости о создании атомных батарей со сроком службы в 20 и более лет. Представьте, как изменится рынок мобильной техники, если ее больше не надо будет заряжать.

Современная мобильная техника немыслима без ЖК-экрана, который позволил кардинально уменьшить размеры и вес устройств. Еще каких-то 15-20 лет назад ЭЛТ-экраны удерживали лидирующие позиции на рынке ПК, мониторов и бытовых телевизоров, но сегодня на этом рынке безоговорочно царствуют ЖК-дисплеи.

А в мобильной технике и миниатюрной электронике — в наручных часах, калькуляторах, небольших информационных дисплеях, ЖК-экраны стали доминировать еще в 70-х годах прошлого века.

Основой ЖК-экранов является вещество цианофенил, которое, находясь в жидком состоянии, имеет свойства, присущие кристаллам. Первые описания подобных веществ сделал ученый Ф. Ренитцер еще в 1888 году, но никто не знал, как применить их свойства на практике.

В 1930 году ученые из британской корпорации Marconi получили патент на их промышленное применение, но рынок еще не был готов к этой революционной технологии. Как и в случае с другими важнейшими изобретениями, время между первыми работающими образцами и массовым появлением на рынке измеряется десятилетиями.

Только в 1960-х годах компания RCA представила прототип наручных часов с ЖК-экраном. Большой вклад в развитие ЖК-экранов внесла корпорация Sharp, выпустив первый в мире калькулятор CS10A с ЖК-экраном в 1964 году. А в 1976 году на рынке появился первый телевизор с ЖК-экраном диаметром 5,5 дюйма и разрешением 160х120 точек.

В 1980-е годы Sharp остается ведущим разработчиком ЖК-экранов, выпустив в 1987 году первый цветной дисплей диаметром 3 дюйма, основанный на технологии STN (Super-TwistedNematic), а в 1988 году — первый в мире цветной ЖК-дисплей диаметром 14 дюймов.

В 1990-х годах начинается бурное развитие рынка ЖК-экранов, изобретаются новые технологии, такие как IPS (англ. in-plane switching). Небольшие дисплеи понадобились везде — в мобильных телефонах, ноутбуках, видеокамерах и фотоаппаратах.

Сегодня ЖК-экраны окружают нас везде, где бы мы ни находились: телевизор, ноутбук, планшет, смартфон, смарт-часы и даже электронный термометр — везде стоит ЖК-экран. Переоценить их воздействие на мобильную электронику трудно — ведь они компактны, дешевы, позволяют создавать сенсорные экраны и потребляют совсем мало энергии.

На рынке сегодня доминируют три основные технологии изготовления ЖК-дисплеев: TN+film, IPS (SFT, PLS) и MVA. Каждая из технологий имеет свои достоинства и недостатки и, судя по всему, еще долго будут соседствовать на рынке.

Яркий свет огромных рекламных панелей, который окружает нас в городах, бегущие цифры на табло рейсов в аэропортах и железнодорожных вокзалов, огромные информационные экраны в биржах и на стадионах — это все светодиодные экраны. Уже мало кто помнит времена, когда все эти экраны и вывески создавались на базе громоздких и прожорливых ламп накаливания. Экономичные и недорогие светодиоды заняли рынок быстро и незаметно.

Первые упоминания о светодиодном эффекте были получены в 1907 году от британского экспериментатора Генри Раунда из компании Маркони Лабс. Он описал электролюминесценцию, которая происходит при прохождении тока в соединении металла и карбида кремния, выражающуюся в желтом, оранжевом и зеленом свечении.

И опять прошло почти полвека между изобретением и его первой практической реализацией. Только в 1962 году был выпущен светодиод красного цвета, который можно было использовать в производстве информационных табло. Разработал его ученый Ник Холоньяк для компании General Electric.

Но светодиоды оставались очень дорогими до 1970-х годов, когда их удешевление совпало с радикальным увеличением их яркости и появлением новых цветов свечения.
А в начале 1990-х годов исследователи из компании Nichia Chemical Industries изобретают недорогие диоды синего и белого цветов, за что впоследствии получили нобелевскую премию по физике.

Нельзя не упомянуть о важнейшей нише светодиодов — системах освещения. Светодиоды за последние 10 лет перевернули рынок систем освещения, вытеснив лампы накаливания и галогенные лампы из наших домов.

Энергоэффективные диоды теперь стоят почти в каждой лампочке и уличном фонаре. Подсветка ЖК-экранов, лампочки в фонариках — практически любой источник света сегодня изготавливается с применением светодиодов.

Современный расцвет мобильной электроники был бы невозможен без удобной и надежной связи между устройствами. Сегодня эта роль лежит на Wi-Fi, самом популярном беспроводном стандарте связи. Это самая молодая технология из упомянутых, ведь стандарт Wi-Fi был разработан совсем недавно, в 1998 году, в лаборатории радиоастрономии CSIRO, в Австралии.

Максимальная скорость стандарта Wi-Fi 802.11a в 1999 году составляла внушительные для тех лет 54 Мбит/с. А сегодня, спустя 20 лет, в стандарте 802.11ax скорость доходит до 11 Гбит/с.

За какие-то 10 лет практически в каждой квартире появилась Wi-Fi-точка, которая позволяет нашим мобильным устройствам получать интернет на огромной скорости. Сложные онлайн-игры, видеосвязь, музыка, а тем более — видео высокой четкости на наших смартфонах, все это заслуга Wi-Fi-связи.

Анализируя ключевые научные прорывы, которые перевернули рынок электронных устройств, сразу замечаешь два фактора, которые заметно влияют на итоговый результат.

Во-первых, это заметный временной интервал между изобретением и практическим внедрением технологии. Иногда проходит полвека, прежде чем гениальное изобретение начинает приносить плоды. Но, в последние годы этот интервал становится все короче, ведь научно-технический прогресс ускоряется.

А во-вторых, очень заметно такое влияние прорывов в разных областях науки и техники, что потом, спустя несколько десятилетий они, дополняя друг друга, позволяют создать совершенно новое устройство.

И смартфон, с которого, скорее всего, вы читаете этот текст — это и миниатюрные транзисторы в интегральных микросхемах, и мощная li-Ion батарея, и ЖК-дисплей, подсвеченный светодиодами, и Wi-Fi связь, позволяющая получать быстрый интернет без проводов.

Уберите из этой формулы что-то одно, и устройство уже не cможет существовать в том виде, к которому мы все привыкли.

Источник: https://club.dns-shop.ru/blog/t-57-tehnologii/36139-tehnologii-i-izobreteniya-v-elektronike-kotoryie-izmenili-mir/

12 новых технологий в электронике, которые изменят наше будущее

Современные технические устройства

Как следует из названия, новые технологии – это те, чьи разработки и практическое применение широко не реализованы. Они представляют собой прогрессивное развитие в различных областях, от робототехники и искусственного интеллекта до когнитивной науки и нанотехнологий.

В частности, отрасль электроники играет решающую роль в обработке сигналов, обработке информации и телекоммуникациях. Оно имеет дело с электрическими цепями, которые включают такие компоненты, как датчики, диоды, транзисторы и интегральные схемы. Проще говоря, охватывает сложные электронные инструменты и системы, такие как современные ноутбуки и смартфоны.

Первый тип транзистора был изобретен в 1947 году. С тех пор мы прошли большой путь. Один смартфон, который вы используете сегодня, содержит более одного миллиарда транзисторов.

Это только начало. Многие революционные устройства еще предстоит изобрести. Давайте выясним, что может принести нам будущее (в области электроники).

Было проведено множество исследований в области обонятельной технологии, которая позволяет устройствам (или электронным носам) распознавать, передавать и принимать носители с поддержкой запаха, такие как аудио, видео и веб-страницы.

Первая система выделения запаха под названием Smell-O-Vision была изобретена в конце 1950-х годов. Она была способна испускать запахи во время проекции фильма, чтобы улучшить восприятие зрителей.

С тех пор многие исследовательские учреждения придумали подобные устройства. Одним из них был iSmell, разработанный в 1999 году. Он состоял из картриджа со 128 запахами, из которого можно производить различные смешанные запахи. Однако, из-за определенных ограничений, продукт никогда не был запущен в коммерческую эксплуатацию.

На выставке CEATEC 2016 компания представила носимое ароматическое устройство, которым можно управлять через смартфоны и ПК. Ему все еще предстоит преодолеть множество препятствий, включая время и распространение ароматов, а также риски для здоровья, связанные с синтетическими запахами.

11. Термальная медная стойка

Термо-медный столб – это микроэлектрическое термоэлектрическое устройство, используемое для упаковки электроники и оптоэлектроники, таких как лазерные диоды, полупроводниковые оптические усилители, ЦП и ГП.

Компания Nextreme Thermal Solutions разработала эту технологию, чтобы интегрировать функциональность активного управления температурой на уровне микросхемы. Этот метод в настоящее время используется техническими гигантами, включая Intel и Amkor, для подключения микропроцессоров и других современных чипов к различным поверхностям.

Когда ток проходит через монтажную плату, тепловая шишка вытягивает тепло и передает его другой. Этот процесс известен как эффект Пельтье, и именно так тепловой удар помогает уменьшить тепло от электронных схем.

Он действует как полупроводниковые тепловые насосы и добавляет функции управления температурой на поверхности чипа. Сегодняшние тепловые неровности имеют высоту около 20 мкм и ширину 238 мкм (диаметр). Технология следующего поколения позволит снизить высоту тепловых ударов до 10 мкм.

10. Дисульфид молибдена

Дисульфид молибдена является неорганическим соединением, которое широко используется в электронике в качестве сухой смазки из-за его низкого трения и прочности. Как и кремний, это диамагнитный полупроводник с непрямой запрещенной зоной с запрещенной зоной 1,23 эВ.

Дисульфид молибдена является обычной сухой смазкой с размерами частиц в диапазоне 1-100 микрометров. Он часто используется в производстве эффективных транзисторов, фотоприемников, двухтактных двигателей и универсальных шарниров.

В 2017 году двумерный дисульфид молибдена был использован для создания 1-битного микропроцессора, содержащего 115 транзисторов. Он также использовался для создания 3-терминальных мемтранзисторов. В ближайшие годы это соединение может стать основой всех видов электронных гаджетов.

9. Электронный Текстиль

Электронный текстиль (или умная одежда) – это ткани, в которые встроены цифровые компоненты и электроника, чтобы обеспечить дополнительную ценность для пользователя. Есть много других приложений, которые полагаются на интеграцию электроники в ткани, такие как технологии дизайна интерьера.

Этот тип технологии считается революционным, потому что он способен делать несколько вещей, которые обычные ткани не могут, в том числе проводить энергию, общаться, трансформироваться и расти.

Будущие приложения для умной одежды могут быть разработаны для мониторинга здоровья, слежения за солдатами и наблюдения за пилотом. Персональный и переносной физиологический мониторинг, связь, отопление и освещение могут извлечь выгоду из этой технологии.

8. Спинтроника

Спинтроника (или спиновая электроника) относится к собственному вращению электрона и связанному с ним магнитному моменту в физике твердого тела. Он сильно отличается от обычной электроники: наряду с состоянием заряда используются электронные спины для увеличения степени свободы.

Системы Spintronic могут использоваться для эффективного хранения и передачи данных. Эти устройства представляют особый интерес в области нейроморфных вычислений и квантовых вычислений.

Эта технология также используется в медицине (для выявления рака) и имеет большие перспективы для цифровой электроники.

7. Наноэлектромеханическая система

Наноэлектромеханическая система объединяет элементы электроники наноразмера с механическими машинами для формирования физических и химических датчиков. Они образуют следующий логический шаг миниатюризации из так называемых микроэлектромеханических систем.

Они обладают невероятными свойствами, которые прокладывают путь к различным применениям, от сверхвысокочастотных резонаторов до химических и биологических датчиков. Ниже приведены несколько важных атрибутов наноэлектромеханических систем –

  • Основные частоты в микроволновом диапазоне
  • Активная масса в диапазоне фемтограмм
  • Массовая чувствительность до уровней аттограмм и субаттограмм
  • Чувствительность к силе на уровне Аттоньютона
  • Потребляемая мощность порядка 10 Вт.
  • Чрезвычайно высокий уровень интеграции, достигающий одного триллиона элементов на квадратный сантиметр.

6. Молекулярная электроника

Как следует из названия, молекулярная электроника использует молекулы в качестве основного строительного блока для электронных схем. Это междисциплинарная область, которая охватывает материаловедение, химию и физику.

Эта технология позволит разработать гораздо меньшие электронные схемы (в наноразмерных масштабах), что в настоящее время возможно с использованием традиционных полупроводников, таких как кремний. В таких устройствах движение электрона определяется квантовой механикой.

Хотя целые схемы, состоящие исключительно из элементов молекулярного размера, очень далеки от реализации, растущая потребность в большей вычислительной мощности и ограниченность современных литографических методов делают переход неизбежным.

В настоящее время ученые работают над молекулами с интригующими характеристиками, чтобы добиться воспроизводимых и надежных контактов между молекулярными сегментами и объемным материалом электродов.

5. Электронный нос

Электронный нос идентифицирует определенные компоненты запаха и анализирует его химический состав. Он содержит механизм обнаружения химических веществ, в том числе массив электронных датчиков и инструментов искусственного интеллекта для распознавания образов.

Такие устройства существуют уже более двух десятилетий, но обычно они дороги и громоздки. Исследователи пытаются сделать эти устройства менее дорогими, меньшими и более чувствительными.

Электронные носовые инструменты используются исследовательскими учреждениями, производственными отделами и лабораториями контроля качества для различных целей, таких как обнаружение загрязнения, порчи и фальсификации. Они также используются в медицинской диагностике и обнаружении утечек газа и загрязняющих веществ для защиты окружающей среды.

4. 3D Биометрия

Использование биометрической информации увеличивается с каждым годом, особенно в областях, связанных с банковской деятельностью, криминалистикой и общественной безопасностью. Большая часть биометрического распознавания использует двумерные изображения.

Тем не менее несколько продвинутых биометрических методов были разработаны в последние несколько лет. Это включает в себя 3D-отпечатки пальцев, 3D-отпечатки ладоней, 3D-ухо и 3D-методы распознавания лиц.

Будь то в целях взаимодействия человека с компьютером или повышения безопасности, будет широкое применение для надежной биометрии.

3. Электронная кожа и язык

Растяжимые, гибкие и самовосстанавливающиеся материалы, которые могут имитировать свойства кожи животного или человека, называются электронной кожей. Существует широкий спектр материалов, которые реагируют на изменения давления и тепла и способны измерять информацию посредством физического взаимодействия.

Эти материалы могут открыть новые двери для полезных приложений, таких как протезирование, мягкая робототехника, мониторинг здоровья и искусственный интеллект. В будущем конструкции новых электронных шкур будет включать в себя материалы с высокой механической прочностью, лучшей способностью восприятия, рециркулируемостью и самовосстановлением свойства.

Электронный язык, с другой стороны, измеряет и сравнивает вкусы. Он содержит несколько датчиков, каждый из которых имеет различный спектр реакции, способный обнаруживать органические и неорганические соединения.

Электронные языки применяются в различных областях, от пищевой промышленности и индустрии напитков до фармацевтической промышленности. Он также используется для сравнения целевых продуктов и мониторинга параметров окружающей среды.

2. Мемристор

Концепция мемристоров была введена американским инженером-электриком Леоном Чуа в 1971 году. Он предположил возможность дополнительного нелинейного элемента цепи, связывающего магнитный поток и заряд.

Каждая электронная схема состоит из пассивных компонентов, таких как катушки индуктивности, конденсаторы и резисторы. Существует четвертый компонент, называемый мемристором – это полупроводники, используемые для создания запоминающих устройств с низким энергопотреблением.

Мемристор регулирует ток, протекающий в цепи, запоминая количество заряда, ранее прошедшего через него. Мемристоры – это энергонезависимые компоненты, которые имеют очень высокую емкость и скорость хранения.

Патенты Memristors включают приложения в обработке сигналов, интерфейсах мозг-компьютер, реконфигурируемых вычислениях, программируемой логике и нейронных сетях. В будущем эти устройства могут быть применены для выполнения цифровой логики с применением на своем месте шлюза NAND.

1. Гибкий дисплей

Многие производители бытовой электроники проявляют интерес к гибким дисплеям: они работают над внедрением этой технологии в смартфонах и планшетах.

OLED на основе гибкой подложки (металлической, пластиковой или стеклянной) являются одним из наиболее перспективных электронных визуальных дисплеев, которые можно согнуть. Металлические и стеклянные панели, используемые в гибких ОСИД, очень тонкие, легкие, долговечные и практически небьющиеся.

На выставке CES 2018 компания LG представила первый прототип 65-дюймового OLED-дисплея с разрешением 4K, который можно катать. Телевизор раскручивается одним нажатием кнопки, а затем убирается из поля зрения, когда в этом нет необходимости.

В сентябре 2019 года компания Samsung выпустила новый складной смартфон, который можно использовать как для планшета, так и для смартфона.

Складные устройства текущего поколения имеют много недостатков и слишком дороги. Большинство из них являются доказательством концептуальных устройств для начинающих, а не устройств, подходящих для массового рынка. Тем не менее очевидно, что гибкие дисплеи превращаются в нечто совершенно иное, что может привести к удивительным событиям во всей технологической отрасли.

Источник: https://new-science.ru/12-novyh-tehnologij-v-elektronike-kotorye-izmenyat-nashe-budushhee/

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.