Ученые переизобрели лампу накаливания
Обширная группа ученых-материаловедов и инженеров из Китая решила по-новому взглянуть на давно привычные всем лампы накаливания. Благодаря использованию новых материалов им удалось переизобрести лампочку и создать свое «устройство освещения накаливания с рециркуляцией фотонов» с увеличенными энергоэффективностью и сроком службы. Полученные устройства превосходят по этим свойствам светодиодные лампы, при этом сохраняя традиционное комфортное для глаза свечение ламп накаливания.
Всего на освещение приходится примерно 20% мирового потребления электроэнергии и более 10% выбросов углерода. С этим связано всеобщее стремление к повышению энергоэффективности систем освещения и переходу от традиционных ламп накаливания к более эффективным (более чем в семь раз) и долговечным (более чем в 10 раз) системам освещения на основе лазерных и светодиодов. Они работают за счет принципа электролюминесценции — испускания фотонов материалом при прохождении через него электрического тока.
Несмотря на кажущееся удобство, переход на новые системы освещения не обошелся безболезненно: светодиодные лампы не обеспечивают такой же высокой точности цветопередачи, что и лампы накаливания. Кроме того, для расширения полосы излучения в видимом диапазоне в светодиодах используются специальные фосфоресцирующие понижающие преобразователи. Это приводит к дополнительному выделению тепла и вводит компромисс между эффективностью и точностью цветопередачи, и выбор зачастую не на стороне последнего.
Лампы накаливания, в свою очередь, имеют непрерывный полный спектр в видимом диапазоне, обеспечивая комфортное для человека освещение. Поэтому ученые из Китая предложили и экспериментально реализовали новое устройство, использующее все тот же принцип накаливания материала электрическим током для испускания фотонов, что и традиционные лампочки. Свою разработку авторы назвали «устройство освещения накаливания с рециркуляцией фотонов» (PRILD), детальное описание которого они приводят в статье, опубликованной в журнале Science Advances.
Первым делом ученые заменили центральную часть лампы — нить накала. Вместо стандартной вольфрамовой нити авторы предложили использовать собственную разработку — термоэмиттер Янус (Janus), двухслойную цельнокерамическую полосу из углеродных нанотрубок (черный излучатель) и гексагонального нитрида бора (белый излучатель). Далее они заменили стеклянную колбу с инертным газом на керамический корундовый резонатор. Под черным излучателем в вырезе резонатора расположено кварцевое окно со специальным фильтром, пропускающим видимое и отражающим инфракрасное и ультрафиолетовое излучение.
Упомянутая в названии устройства схема рециркуляции фотонов работает следующим образом. Белый излучатель отсекает поток энергии внутрь устройства из-за низкой излучательной способности в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах и вкупе с резонатором, хорошо отражающим широкий спектр фотонов, образует внутренний круг рециркуляции фотонов, подавляя потери на рассеяние энергии в полости устройства. Изготовленный из углеродных нанотрубок черный эмиттер имеет коэффициент излучения, близкий к единице, в видимом и инфракрасном диапазонах.
И, наконец, кварцевое окно пропускает только полный видимый спектр, отражая ультрафиолетовое и инфракрасное излучения обратно в резонатор, которое затем поглощается черным излучателем. Спроектированное и изготовленное устройство имеет КПД больше 25%, эффективность — примерно в полтора раза выше, а срок службы — более чем в три раза, чем у светодиодных ламп. При этом новые устройства накаливания сохраняют высокую точность цветопередачи и комфортное для человеческого глаза свечение, что и уже устаревшие лампы накаливания.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые использовали квантовые процессоры для расчета поведения атомов внутри жидкой соли, из которой образуется топливо для термоядерного синтеза. Модель с высокой точностью рассчитала химические связи внутри заряженной жидкости. Это поможет инженерам быстрее подобрать состав компонентов для будущих электростанций.
Ученые обнаружили в стволе головного мозга особую группу клеток — нейроны C1. Они отвечают за выработку адреналина и способны удерживать организм в состоянии тяжелого стресса на протяжении многих дней после пережитого потрясения. Эксперименты на мышах показали, что блокирование этих клеток практически «выключает» последствие психологических травм.
Следы возможной жизни на Энцеладе и Европе могут стать менее заметными еще до того, как их обнаружит космический аппарат. Новая модель показала, что путешествие веществ из подледного океана к поверхности и космосу меняет потенциальные биосигнатуры. Результаты помогут определить, какие химические признаки способны надежно указать на наличие жизни на одних из самых загадочных спутников Сатурна и Юпитера.
Ученые Сеченовского Университета выявили генетические особенности, связанные с развитием разных клинических форм ювенильной склеродермии — редкого аутоиммунного заболевания, которое приводит к поражению кожи, сосудов и соединительной ткани. Исследование показало, что полиморфизм ряда генов,участвующих в патогенезе склеродермии предрасполагает к развитию разных клинических форм болезни. В перспективе эти данные могут позволить точнее прогнозировать течение заболевания и подбирать терапию индивидуально.
Инфекции, такие как коронавирус, наносят серьезный удар организму, из-за чего даже после выздоровления он продолжительное время остается уязвимым. Сегодня для оценки иммунитета врачи смотрят в первую очередь на уровень антител в крови, однако такой подход не отражает реального состояния здоровья человека. Это не позволяет врачам точно прогнозировать, как будет протекать болезнь и насколько быстро пациент выздоровеет. Ученые Пермского Политеха и ПГАТУ впервые выяснили, как именно восстановление иммунитета зависит от пола человека и кто наиболее подвержен осложнениям после коронавирусной инфекции. Результаты исследования помогут правильно учитывать гендерные особенности пациента при лечении и реабилитации, что повысит точность прогнозов и эффективность терапии.
Перепад температуры способен породить спиновый ток — причем безо всякого электрического тока, проводов и контактов. Ученые из Международного центра теоретической физики им. А. А. Абрикосова МФТИ Евгений Седов и Алексей Кавокин теоретически показали, что газ экситонных поляритонов превращает тепловой градиент в целое семейство спиновых и поляризационных токов. Их работа описывает оптические аналоги хорошо известных термоэлектрических эффектов и формулирует правила, по которым с помощью тепла можно управлять поляризацией света.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии