Готовимся к зиме: какие проекты ученых спасут нас от холодов

На фото: Вадим Костин (слева), ТИУ 

Студенты Университета ИТМО придумали, как с комфортом и, главное, в тепле устраивать велопрогулки поздней осенью и зимой. Ученые из Тюменского индустриального университета создали чудо-плату, которая спасет аккумулятор автомобиля от морозов. А разработка Дагестанского государственного университета защитит здания от холода. Рассказываем о проектах ученых, которые в будущем смогут спасти нас от замерзания. 

Чудо-плата спасет аккумулятор в морозы

Проблема разряженного аккумулятора машин в холодное время года хорошо известна автомобилистам. Ученые Тюменского индустриального университета нашли ей решение: они придумали плату, которая помогает поддерживать аккумулятор в рабочем состоянии при любых погодных условиях. 

Для проведения испытаний разработали специальный лабораторный стенд, который позволяет смоделировать работу автомобиля и произвести необходимые измерения. «Мы взяли два новых, идентичных аккумулятора. При температуре воздуха в минус 30 градусов один из них начал свою работу в обычном режиме, другой – с использованием нашей специальной платы, — рассказал руководитель Центра робототехники Студенческой инновационной платформы ТИУ Вадим Костин. – В итоге напряжение первого упало очень низко, порядка нескольких вольт, напряжение второго осталось близко к 12 вольтам, то есть к номиналу. Это доказывает, что наша плата работает. При этом даже по внешнему состоянию видно, что первый аккумулятор замерз и покрылся изморозью, а подключенный к плате остался в рабочем состоянии». 

По предложению специалистов кафедры Эксплуатации автомобильного транспорта ТИУ и Центра робототехники СИП разработанная плата устанавливается под капот машины. Она автоматически осуществляет температурную коррекцию и защищает бортовую сеть автомобиля. Прототип пуско-зарядного устройства, адаптирующегося к температуре окружающей среды, получил название Smart2Batt. Разработка была представлена в экспозиции Минобрнауки России на международном форуме «Открытые инновации-2019» в Сколково. Пока созданный образец чудо-платы ждет испытаний, после чего он будет адаптирован для конкретных типов двигателей – дизельных, бензиновых и разных мощностей аккумуляторных батарей.

«Умная» одежда с функцией подогрева 

Студенты Университета ИТМО запустили производство одежды и изделий с функцией подогрева в рамках собственного стартапа WARMR. В первую партию «умной» продукции войдут чехлы для сидений велосипедов, ручки самокатов и детских колясок. Для ее создания молодые предприниматели используют печатную электронику – метод нанесения функциональных полимеров на текстиль, позволяющий придавать тканям электрические свойства. В частности, WARMR применяют эту технологию в разработке девайсов с подогревом для альтернативных видов транспорта.  

«Я давно заметил, что люди все чаще выбирают велосипеды и самокаты в качестве способа передвижения по городу. Это быстрее, экономичнее, экологичнее, а с недавних пор из-за пандемии еще и безопаснее, поскольку дает возможность социально дистанцироваться. Благодаря этому наблюдению и пришла идея проекта. Наш стартап поможет любителям двухколесного транспорта передвигаться с комфортом даже поздней осенью и зимой», – рассказывает основатель компании WARMR, магистрант факультета технологического менеджмента и инноваций Университета ИТМО Олави Сийкки.

Помимо продукции с подогревом, WARMR планирует выпуск «умной» одежды за счет интеграции в ткань фотовольтаики (солнечных батарей), сенсорики и люминесценции. Например, можно будет нанести на текстиль рисунки, которые светятся и меняют цвет, а также создать заряжающую электронные девайсы куртку или любую другую вещь. При этом с такой продукцией можно будет обращаться как с обычным текстилем: стирать, гладить, не задумываясь о том, что внутри изделий электронная схема.

Компания уже успела завоевать внимание инвесторов: стартап занял третье место на международных соревнованиях в Австралии в рамках Eureka IIEC 2020, что позволило команде выиграть денежный приз и получить путевку на финальное соревнование Eureka Innovation & Entrepreneurship Mission, которое проходило в Китае. На конкурсе стартапов в Китае WARMR также занял призовое место. 

Стеновая панель для снабжения зданий теплом 

Баба Бабаев, доктор технических наук, профессор кафедры инженерной физики Дагестанского государственного университета, разработал стеновую панель для снабжения зданий теплом. 

Солнечная панель здания состоит из трех слоев: двойного стекла, теплоаккумулирующей стенки с фазопереходным материалом и внутренней плоской стенки с емкостным теплоаккумулирующим материалом. В качестве фазопереходного материала предлагается использовать парафин. «Парафин – вещество относительно недорогое, к тому же у него высокая теплоаккумулирующая способность», – объясняет свое решение Баба Джабраилович. 

Лучи солнца через светопрозрачное покрытие расплавляют парафин, который в темное время суток начинает кристаллизоваться и выделять тепло. Тепло поступает в здание через входное отверстие, а выходное отверстие располагается ниже. Теплый воздух циркулирует по каналу, который находится между светопрозрачным покрытием и парафином. Заслонки отверстий регулируются терморегулятором – биметаллической спиралью. «Это такие сплавы с эффектом памяти формы, которые при нагреве после предварительной деформации возвращаются к первоначальной форме. Так и биметаллическая спираль при нагреве скручивается и открывает отверстия, сделанные в стенах. А при охлаждении она принимает первоначальную форму – выпрямляется и закрывает отверстие», – объясняет Баба Бабаев. Таким способом помещение можно нагреть до 42 градусов, а время накопления тепла зависит от количества материала. Предполагается, что такие панели нужно использовать при строительстве дома – они прикрепляются к верхней части стены. 

Изобретение можно сравнить со стеной Тромба-Мишеля, у которой схожий принцип работы: здесь между стеклянной стеной и стеной дома, окрашенной в черный цвет, остается небольшое воздушное пространство. Солнечная энергия проходит сквозь стекло и накапливается в черной стене, нагретый воздух в пространстве между стеклом и стеной начинает подниматься. В стене здания, огороженной стеклом, проделаны два отверстия – вверху и внизу, благодаря которым теплый воздух циркулирует в пределах жилого помещения, создавая эффект термосифона. Но стеновая панель, изобретенная в ДГУ, эффективнее за счет термоаккумулирующего материала и автоматического регулирования климата в помещении. 

Изобретение ученого запатентовано в 2004 году. Сейчас ведутся работы по замене парафина новым, более энергоемким фазопереходным материалом аккумулирования. Массовое производство таких панелей запустить возможно, однако договоренности с производством у разработчиков пока нет.