Институт Инновационного Проектирования | Как стать изобретателем. Выпуск 29.
 
Гл
Пс
Кс
 
Изобретателями не рождаются, ими становятся
МЕНЮ
 
   
ВХОД
 
Пароль
ОПРОС
 
 
    Слышали ли Вы о ТРИЗ?

    Хотел бы изучить.:
    Нет, не слышал.:
    ТРИЗ умер...:
    Я изучаю ТРИЗ.:
    Я изучил, изучаю и применяю ТРИЗ для решения задач.:

 
ПОИСК
 
 



 


Все системы оплаты на сайте








ИННОВАЦИОННОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
сертификация инноваторов
инновационные технологии
БИБЛИОТЕКА ИЗОБРЕТАТЕЛЯ
Это интересно
ПРОДУКЦИЯ
 

 


Инновационное
обучение

Об авторе

Отзывы
участников

Программа
обучения

Вопрос
Ю.Саламатову

Поступить на обучение

Общественное
объединение



Молодому инноватору

FAQ
 

Сертификация
специалистов

Примеры заданий

Заявка на
сертификацию

Аттестационная
комиссия

Список
аттестованных
инноваторов

Инновационное
проектирование

О компании

Клиенты

Образцы проектов

Заявка
на проект

Семинары

Экспертиза проектов

   

Книги и статьи Ю.Саламатова

Теория Решения Изобретательских Задач

Развитие Творческого Воображения

ТРИЗ в нетехнических областях

Инновации 
в жизни науке и технике

Книги по теории творчества

Архивариус РТВ-ТРИЗ-ФСА

Научная Фантастика
 
 
Статьи о патентовани
   

Наука и Техника

Политика

Экономика

Изобретательские блоги 

Юмор 
 
Полигон задач

ТРИЗ в виртуальном мире
медиатехнологий
       

Книги для
инноваторов

CD/DVD видеокурсы для инноваторов

Програмное обеспечение
инноваторов

Покупка
товаров

Отзывы о
товарах
           

Как стать изобретателем. Выпуск 29.

 

Дорогой друг! 

 

Сегодня в выпуске:

 

 

РЕШИ ЗАДАЧУ

 Задача 128. Нужно сделать без пыли и шума.

Да, при наливании воды в бутыль (канистру) из бутыли выходит воздух, вода вытесняет воздух. То же и с пылящими материалами: их насыпают и они при этом вытесняют воздух. Чем быстрее насыпают, тем быстрее выходит воздух. Грейферный ковш открывается одним махом, материал плюхается в емкость, воздух с огромной скоростью вылетает наружу. Это подобно взрыву – огромные клубы пыли выносятся наружу и оседают на всей ближайшей, а при ветре и дальней, площади. Это физика процесса.
Теперь, поняв физику вредного явления, будем изобретать способ противодействия ему.
Введем вынужденные ограничения по задаче: 
- мы не можем изменить материал, он остается пылящим,
- мы не можем изменять технику погрузки-выгрузки, грейферы широко применяются для сотен грузов, это типовой дешевый механизм.
Что нужно сделать, чтобы при быстром вытеснении воздуха из емкости пыль не вылетала наружу? Причем пыль и воздух связаны неразрывно, это одно целое. Так что же?
Да единственное: воздух с пылью не должен выходить из емкости. Парадоксально? Не может быть? Не надо пугаться, отбрасывать возможный ход, не надо верить этому "не может быть".
Ёмкость имеет неизменный объем. Значит он должен увеличиться на объем вброшенной в неё порции пыли! 
Отличный ход: при вбрасывании очередной порции материала объём емкости увеличивается, затем вместе с оседанием пыли уменьшается до исходного объёма и т.д.
Здесь надо знать технические эффекты, т.е. эффекты проявляющиеся у некоторых простых технических систем.
Есть такой простейший технический элемент: сильфон. Проще говоря, гармошка. Он может быть сделан из тонкого упругого металлического материала, например, фосфористой бронзы и работать (сжиматься-разжиматься) миллионы раз без разрушения. 
А может быть сделан и из простейших дешевых материалов, например, брезента. Тогда как такому сильфону сжиматься-разжиматься?
А в этом и есть второй отличный ход изобретательской мысли:
- брезентовый сильфон сжимается под весом грейферного ковша с пылящим материалом, 
- брезентовый сильфон разжимается под действием пружин.
Т.е. пружинный сильфон ставят на "дырку" емкости, сильфон находится в расправленном состоянии и увеличивает объём емкости, ковш с материалом опускается на сильфон, сильфон сжимается и дополнительный объём исчезает, ковш раскрывается, материал высыпается, ковш облегачается, пружины расправляют сильфон и при этом внутрь сильфона всасывается воздух объемом равным объему порции высыпавшегося материала. Никакой пыли наружу! (полезная модель РФ № 74116).

1

 

Задача 129. Милосердная упаковка… раненого.

Огнестрельное и холодное оружие травмирует в основном мягкие ткани. Как помочь раненому в таких случаях знают все: остановить кровотечение и доставить раненого в больницу. Для этого используют обыкновенные носилки.
Но совершенно иной характер повреждений получается при падении с высоты или неосторожном контакте с машиной. В этих случаях, так же как при обрушении строительных конструкций, сходе лавин или падении с крыши сосулек, чаще ломаются кости. Любые повреждения вызывают боль, потерю крови и ее заражение. Но осколками кости, сверх того, наносятся опасные внутренние повреждения. А пострадавшего необходимо отправить в больницу. Неосторожное движение может нанести непоправимый вред.   С незапамятных времен в борьбе с внутренними травмами рук и ног применяются «лубки» (гипсовые повязки и жесткие шины). Сложнее с внутренними органами. Их, когда постоянно болит, тревожит сам пациент, бессознательно ворочаясь. 
Итак, задача: как обеспечить полную обездвиженность пациента независимо от того находится ли он в сознании или без сознания. И при этом учесть, что его переносят два или более человек, транспортируют на тележке или в авто по неровной поверхности.
Т.е. представьте себе тарелку с желе (холодцом, студнем), в которую бросили несколько гвоздей. Надо обеспечить неподвижность желе и гвоздей при тряске, ускорениях-торможениях, подъемах и опусканиях в процессе транспортировки этой тарелки. А в узком проходе ее еще и набок придется повернуть…
Инерция мышления услужливо подсказывает нам продолжение "лубкового" способа: надо так упаковать все тело. Не годится, такая "упаковка" будет слишком тяжелой, слишком трудоемкой, займет много времени.
А представьте себе как переносить пострадавшего в узких лазах, проходах и т.п., когда носилки с пострадавшим необходимо повернуть вокруг продольной оси и проносить их боком или вокруг поперечной оси в положении "стоя" – никакие ремни не обеспечат должной фиксации пострадавшего при таких поворотах.
Надо, чтобы было быстро, легко, просто и надежно.
Что бы Вы предложили?

 

НОВЫЕ ИДЕИ, ТЕХНОЛОГИИ, МАТЕРИАЛЫ 

 Прекрасный обзор Очки с диагональю 60’’

Говоря о мобильных технологиях, мы обычно имеем в виду телефоны, портативные плееры, переносные компьютеры и средства связи. Теперь к этому перечню можно смело добавить и очки со встроенным видеопроектором. 
увеличить
Оснащенные проектором очки Lumus будут предлагаться в профессиональном и массовом вариантах...

увеличить
...а также в «моно»- и «стерео»-версии
Израильские разработчики из компании Lumus оснастили очки миниатюрным проектором, системой линз и ЖК-дисплеем, предоставив их носителям большой, прозрачный экран с полной цветовой гаммой. Хотя разрешение изображения составляет 640х480 точек (у профессиональных версий оно несколько выше), эффект эквивалентен просмотру большого телевизора с диагональю в 60 дюймов, с расстояния 3 метров. Есть у Lumus и более утилитарные приложения: передавая полупрозрачную картинку, можно помогать летчикам в навигации, или механикам при работе со сложными механизмами, не заслоняя от них весь «обзор».
Оценить новую технологию можно будет на выставке CES 2007 в Лас-Вегасе, где ее продемонстрируют широкой публике. В том же году в продажу поступят и первые образцы Lumus.
Ru.Gizmodo

Преимущества CO2
Устройство Fresh CO2 предназначено для производства углекислого газа и насыщения им воздуха с целью увеличения срока хранения охлажденной пищи с 7 дней до одного месяца! Устройство Fresh CO2 согласно своему назначению контролирует процесс окисления и увядания овощей очень интересным образом.
Углекислый газ (карбон – диоксид) не имеет запаха, не токсичен, имеет стабильную молекулярную структур и плотность, большую, чем у воздуха. В последние годы производство пищевого карбон – диоксида очень быстро продвинулось, особенно для напитков, пива, табака, овощей и т.д., с целью увеличения сроков их хранения.






Мне кажется, что Fresh CO2 представляет собой псевдо растение, которое имитирует процесс фотосинтеза и респираторные функции. А как вы считаете?

 

 ЭТО ИНТЕРЕСНО  

История имплантации зубов

Открытие, которое перевернуло стоматологию...
ImageВ 1965 профессор Ингвар Бранемарк возглавлял группу исследователей в Университете Гетеборга (Швеция) проводивших исследования, которые, в конечном счете, привели к открытию явления остеоинтеграции (приживления титана в костной ткани). Исследования Бранемарка были направлены на изучение аспектов восстановления и регенерации кости после травмы, и самое примечательное, что феномен остеоинтеграции (от Латинского os, кость) был открыт совершенно случайно. На основании этого явления был сделан вывод о биоинертности титана, а последующие исследования привели к созданию наиболее прогрессивной системы протезирования за всю мировую историю стоматологии.
Первые научные исследования.
В начале, Бранемарк не намеревался развивать процедуру вживления титановых компонентов в кость, так как его интерес был направлен на изучение воспроизводства и поведения клеток крови in vivo. Тезис его докторской диссертации был основан на изучении кровоснабжения кости и костного мозга, так как в то время было недостаточно информации относительно воспроизводства клеток крови.
Бранемарк хотел изучить регенерацию костной ткани, взаимодействие между костью, костным мозгом и кровью, описать процессы, происходящие в костном мозге после травмы.
Чтобы выполнить эту задачу, он проводил серию экспериментов, в которых использовал маленькую оптическую камеру, которая была хирургическим путем установлена в большеберцовую кость кролика, и исследовал кровоснабжение в кости. Это было первым шагом на пути открытия явления остеоинтеграции.
В качестве корпуса оптической камеры Бранемарк решил использовать титан. Этот металл был обнаружен в 1791, но его чистая форма была получена более чем через 100 лет. Его коммерческое производство требовало развития новых методов механической обработки, чтобы достигнуть той структуры поверхности, которая воспринимается живыми тканями. Титан обладает высокой стойкостью к химическому воздействию, и является более стойким к коррозии, чем безупречная нержавеющая сталь. Благодаря этим свойствам, чистый титан стал идеальным металлом для экспериментов Бранемарка. Кроме того, этот металл был рекомендован хирургом-ортопедом Хансом Эмневсом из Лунда, который исследовал различные металлы, используемые в качестве бедренных протезов. Бранемарк получил образец металла, изготовленного Avesta Jernverk, и начал использовать чистый титан для изготовления камер.

При введении титановой камеры в большеберцовую кость кролика, Бранемарк следовал наиболее щадящей хирургической процедуре, с тем, чтобы произвести на ткани минимальное повреждение. Он полагал, что кость имеет ограниченную способность к заживлению и должна быть обработана так же тщательно, как и другие хрупкие ткани тела, такие как глаз или мозг. Через несколько месяцев экспериментов, Бранемарк доказал, что регенерация кости - это диалоговая функция костной ткани и костного мозга. С другой стороны, он с грустью заметил, что камера, помещенная в большеберцовую кость кролика стала неотъемлемой частью структуры кости и не могла быть повторно использована, таким образом требуя дополнительных затрат на проведение исследований.
Первый пациент.
Через несколько лет, Бранемарк установил и описал основные принципы полного сращения титановой структуры с костью это - высокая точность компонентов и минимальная травма костной ткани, компоненты должны быть полностью стерильны, чтобы избежать инфицирования.
Следующим шагом стало исследование всех биофизических свойств титана, для его применении в медицинских целях. Для получения достоверных результатов нужны были клинические испытания на добровольцах. Первоначально планировалось работать с травмами суставов колена и бедра, полученных в автомобильных авариях. Однако, первые практические испытания, по воле счастливого случая, были проведены для восстановления утраченных зубов.
Первый пациент - Госта Ларссон, имеющий долгое время проблемы с зубами, при посещении своего дантиста случайно услышал об исследованиях, проводимых в Университете Gothenburg и решил стать добровольцем в этих ранних исследованиях. Он потерял все зубы на нижней челюсти еще в возрасте 34 года, у него была расщелина неба, деформирована верхняя челюсть и подбородок, он испытывал постоянную боль и значительные трудности при еде и разговоре. Он уже практически смирился с этими проблемами, пока не услышал о новом исследовании.
Несмотря на то, что технологии, которые использовал Бранемарк и его коллеги не были приняты большинством челюстно-лицевых хирургов и травматологов, лечение, проведенное Госта Ларссону, было первым и было успешным. Этому пациенту для фиксации съемного протеза на нижнюю челюсть были установлены 4 имплантата. После проведенного лечения, Ларссон мог жевать, есть и говорить и жил с этим протезом полноценной жизнью, пока не умер в 2006г.
Случайный выбор пациента с проблемами в полости рта для первой имплантации стал отправной точкой для развития совершенно новой отрасли стоматологии - имплантологии.
Анатомические и иммунные особенности челюстно-лицевой области дали возможность говорить о наилучшем прогнозе приживления имплантатов именно в челюсти, и о самом долгосрочном их использовании. Однако, враждебное отношение Общества Стоматологов Швеции лично к Бранемарку (Пер Ингвар Бранемарк по образованию не являлся дантистом) тормозило развитие имплантологии. Личные и профессиональные нападки, направленные против Бранемарка, заставили его с большой осторожностью исследовать и внедрять в практику явление остеоинтеграции.
Распространение открытия по всему миру.
Когда Джордж Зарб - один из наиболее влиятельных исследователей в области разработки искусственных заменителей корней зубов (Университет Торонто, Канада), узнал об исследовании, проводимом Бранемарком, он немедленно отправился в Гётебург, где провел шесть месяцев, убеждая Бранемарка поделиться результатами своих исследований с миром. Зарб и его группа были первыми, кто проводил исследования за пределами Швеции параллельно с Бранемарком.
Для того чтобы ускорить распространение концепции остеоинтеграции в 1982 году в Торонто (Канада), на базе одной из стоматологических клиник, при поддержке Университетов Торонто и Гетеборга, была проведена конференция по остеоинтеграции. Зарб лично написал приглашение многим известным исследователям и ученым, приглашая их изучить новую оригинальную методику восстановления зубов.
Большинство стоматологов приняли участие в конференции только из-за приглашения профессора Зарба, и позже отмечали, что они никак не ожидали, что новая технология будет лучше, чем все предыдущие попытки.
Несмотря на 15 лет клинических исследований, и не только в Швеции, Бранемарк был обеспокоен, примет ли высокое стоматологическое общество его презентацию; однако, по завершении конференции, его исследования были высоко оценены, и в течение последующих лет, многие участники этой конференции даже стали его сотрудниками.
С тех пор, несколько всемирно известных институтов присоединились к команде разработчиков и исследователей остеоинтеграции в таких странах как: Соединенные Штаты, Канада, Австралия, Бельгия, Швеция, Испания, Италия, Бразилия, Чили, Япония и Корея.
( по материалам Главы 1 книги " У истоков - Бранемарк и Развитие остеоинтеграции " - McClarence, Элайн - Книги Квинтэссенции, Берлин, Германия, 2003).

История одного открытия, или Нано-бронежилеты для нано-роботов
Опубликовано irix в 16 мая, 2014 - 17:27
На втором курсе института, когда нам рассказывали «Историю науки», я помню, как слушал про студента, который забыл выключить тигель, и совершившего открытие, или одного известного ученого, получившего яблоком по голове, и думал, что это сказки, и в современной науке такого не бывает. В принципе, если посмотреть на публикации в топовых физических журналах, видно, что все они — результат долгого упорного копания в одном направлении. Новоселов с Геймом даже нобелевку получили не за открытие, как таковое, а за «планомерное исследование свойств». Но, тем не менее, открытия в современной науке все-таки случаются, и я хочу рассказать об одном из них, будучи его соавтором.
С начала — небольшой экскурс в ту область физики и нанотехнологий, корой я занимаюсь — это микро- и нано- трибология. Сама по себе трибология — наука весьма почтенного возраста, которая занимается трением и износом. Казалось бы, в этой области все уже давно известно — налил смазки побольше, и никакого трения. И изучать тут, с научной точки зрения, особо нечего. Но с развитием микроминиатюризации, трибология получила втрое дыхание. Потому что методы макромира (вылить ведро масла) на микро-уровне уже не работают — и не потому, что все просто утонет, можно же масло и по капле добавлять?
Проблема заключается в том, что при уменьшении размера движущихся частей, возрастает вклад поверхности. И всякие поверхностные эффекты, которые на макро уровне ничтожны, на микро-уровне начинают доминировать. В частности, поверхностное натяжение. Поэтому, при уменьшении компонентов, после определенного предела, использовать смазку нельзя. И на сцене появляется сухое трение. Например, коэффициент сухого трения кремния по кремнию (самый распространенный материал для MEMS) достигает 0.7. Т.е. 70% мощности такого двигателя будет уходить просто на то, что бы провернуть ротор. Нужно как-то с этим бороться. Очевидный способ — нанести на компоненты какое-либо твердое покрытие с низким уровнем трения. Поскольку речь идет о микро-компонентах, и толщина покрытия должна быть весьма малой — обычно речь идет о десятках нанометров, но бывают и ультратонкие покрытия, с толщиной 1–2 нм. В принципе, существует изрядное количество покрытий, которые могут быть использованы для уменьшения трения и износа — мягкие металлы, органические самоориентирующиеся молекулы, графен и алмазоподобные пленки. Материалов много, но все они имею те или иные недостатки, и какого-либо универсального пока еще не придумали.
Из этого списка, пожалуй, алмазоподобные пленки (Diamond-like coatings, DLC) наиболее известны. Тем более, что они могут одинаково успешно применяться как на микро- так и на макро-уровне. Так, Hyundai в настоящее время использует DLC для покрытия поверхности клапанов в двигателях, устанавливаемых на топовые модели автомобилей. Планируется использовать DLC в НЖМД для упрочнения посадочных поверхностей гидродинамических подшипников. Можно найти сотни других применений DLC в реальной жизни, включая покрытие на режущей кромке лезвий для бритья. В большинстве случаев для нанесения DLC используется магнетронное распыление — метод хорошо известный и отработанный. Но, как всегда, есть нюансы. Самый главный — все это весьма дорого. Есть и чисто технические проблемы, такие как высокий уровень внутренних напряжений, чувствительность к влажности и т.п. Поэтому, попытки сделать DLC дешевле и еще лучше, не прекращаются.
Вместе с коллегами из моей альма-матер, мы уже несколько лет разрабатываем одну, можно сказать альтернативную технологию — нанесение алмазоподобных пленок ионным пучком, в котором в качестве материала используется не атомарный углерод, а молекулы фуллерена С60. Фуллерен ионизируется, разгоняется до 5 кэВ и лупит по подложке. При этом молекулы разбиваются, и из обломков формируется аморфная структура с интересными свойствами. Подробности можно найти в этой статье. Этот метод имеет свои преимущества, в частности наши пленки не боятся влаги, ну и использование ионного пучка позволяет наносить покрытие на предметы произвольной формы, что несколько затруднительно в случае магнетронного распыления. Недостаток наших пленок — довольно высокий уровень собственных напряжений. Пленка стремится расшириться, занять больший объем, чем у нее есть. Это приводит к неприятным последствиям — если нанести такую пленку на тонкую подложку — подложка может изогнутся. Если подложка будет потолще, а адгезия между пленкой и подложкой недостаточно хороша — пленка просто отслоится.
У нас появилась идея разбавить твердую массу DLC чем-нибудь мягким, что бы компенсировать внутренние напряжения. А, поскольку, в качестве основного материала использовался фуллерен, его и добавили. Оказалось, что если параллельно с ионным пучком, на подложку направить пучок молекулярный, то в результате получается некий нано-композит, в котором молекулы фуллерена окружены твердым аморфным углеродом. Как и ожидалось, уровень напряжений в такой пленке оказался существенно меньше. Вообще говоря, мы никаких напряжений не обнаружили. Конечно, твердость пленки тоже уменьшилась — если для пленки, нанесенной из ионного пучка характерны значения 50–60 ГПа, то нано-композит продемонстрировал 25–30 ГПа. Но это все равно достаточно много — к примеру, твердость монокристаллического кремния ~ 10 ГПа. Ура, задача решена. Вот тут, в процессе измерения твердости, и подкралось открытие, о котором я говорил в самом начале.
Но, прежде чем перейти к сути, нужно сделать еще одно отступление. Рассказать о том, как измеряется твердость пленок. В принципе, метод тот же — берем тарированную алмазную пирамидку, и вдавливаем в поверхность с определенным усилием. Чем мягче материал, тем глубже вдавится пирамидка. Меряем размер отпечатка — получаем твердость. Все это легко, когда нужно померить твердость рельса. И становится затруднительным, когда речь заходит о пленках, толщиной 100 нм. Для этих целей был разработан метод наноиндентирования (nanoindentation, depth sensing indentation). Суть состоит в том, что мы постепенно увеличиваем нагрузку на пирамидку (индентор) и одновременно фиксируем глубину проникновения. Обычно используется линейный закон нагрузки и разгрузки. Ну и пирамидка нужна специальная. В нашем случае это трехгранная пирамидка с диаметром острия 100 нм.
В результате «контролируемого протыкания», к примеру, мягкой фуллереновой пленки, получается вот такая кривая:

 


Здесь ось X — это глубина проникновения индентора (в нанометрах), Y — приложенная к индентору сила. Красная стрелка показывает направление нагрузки, зеленая — разгрузки. Глубина проникновения зависит от твердости. Чем мягче материал, тем глубже проникает индентор при той же нагрузке. При этом упругость (модуль Юнга) можно вычислить по углу наклона кривой нагрузки. Кривые нагрузки и разгрузки не совпадают в результате пластической деформации в точке контакта. Если исследовать отпечаток с помощью атомного-силового микроскопа, то получим вот такую картину:

 


Слева — вид сверху, справа — сечения вдоль красной и зеленой линий. Хорошо видно, что индентор — таки трехгранная пирамида:). В случае упругих материалов, таких как резина, кривая нагрузки будет совпадать с кривой разгрузки, потому что в этом случае имеет место только упругая деформация, до определенного предела, конечно, ну и отпечатка на поверхности не останется. Случай, когда кривая разгрузки будет лежать выше чем кривая нагрузки, в принципе, не возможен.
Ну вот однажды, такая «невозможная» кривая и была зафиксирована экспериментально (рисунок d):

 


Сначала я просто решил, что это какой-то глюк в приборе. Потом проверил еще раз. Воспроизвелось. Не поверил. Потом начал разбираться. Как оказалось, это явление характерно для нано-композитов, состоящих из смеси молекул фуллерена и твердого аморфного углерода. В зависимости от скорости, с которой производится нагрузка и разгрузка во время теста, кривая меняет свою форму. Когда мы давим быстро — получаем типичную картину для твердой пленки (a). Давим медленно — получаем «то, чего не может быть». Очевидно, что при малой скорости продавливания в пленке возникает какая-то дополнительная движущая сила, которая выталкивает индентор обратно. Но какая?
Детальный анализ показал, что в случае «аномального» индентирования, вместо отпечатка образуется холм высотой в несколько десятков нанометров (a, b):

 


Детальный анализ показал, что высота «холмов» зависит от соотношения ионного и молекулярного пучков в процессе изготовления (с).
Очевидно, что под нагрузкой материал разбухает, что приводит к выталкиванию индентора и формированию холмов вместо отпечатков. Так за счет чего же? При совместном использовании ионного и молекулярного пучков, происходит полимеризация молекул фулерена. В обычном состоянии они связаны слабыми Ван-дер-Ваальсовскими связями. Однако, если их хорошенько «пнуть», то между двумя соседними молекулами образуется намного более прочная ковалентная связь. Эти два типа связи, помимо прочности, отличаются длиной. Ковалентная связь короче, и полимеризованные молекулы упакованы плотнее. При «протыкании», полимерные комплексы в месте контакта деформируются, и ковалентные связи разрушаются. В результате, плотно упакованные молекулы стремятся отодвинуться друг от друга, что приводит к увеличению объема, заполнению отпечатка и формированию холма. Почему этот эффект наблюдается только при медленном индентировании? Мы считаем, что выход деполимеризованных молекул к поверхности — это процесс диффузионный, и при быстром индентировании им просто не хватает времени.
Помимо «самозалечивания» поверхности, такие нано-композитные пленки демонстрируют еще одно интересное свойство — динамическую твердость. Пленка является очень твердой в случае ударной нагрузки, при этом относительно мягкой и податливой в случае нагрузки постоянной или медленно нарастающей. Зачем это нужно — мы еще не придумали, пока что в воздухе носятся мысли типа «нано-бронежилетов для нано-роботов». Есть идеи?
Более подробное описание можно найти в этой статье (англ.): http://pubs.acs.org.sci-hub.org/…21/nl500321g.

 Источник(и):
http://habrahabr.ru/post/222055/

 

История: Отвергнутое Австрией изобретение приняла Пруссия

В XIX веке австрийскому правительству предлагали свои замеча­тельные изобретения многие выдающиеся техники. Все они не были пущены в дело — ни автомобиль с электромагнитным зажиганием и четырехтактным мотором, ни первая швейная машина, ни первая печатная машинка (сделанная, правда, не из металла, а из дерева), ни велосипед, ни подводная лодка, ни пароходный винт. Но, пожа­луй, всего разительнее история ружья, заряжаемого не через дуло, а посредством затвора. Очередной высококомпетентный гофкриг-срат отклонил изобретение, потому что вооруженные таким ружьем солдаты будут слишком быстро расстреливать патроны.
Отвергнутое Австрией изобретение приняла Пруссия, а австрийской армии, во время австро-прусской войны против Дании (1864) на­глядно убедившейся в быстроте прусской стрельбы, пришлось рас­плачиваться в 1866 году, когда австрийская армия была наголову разбита. Так из-за глупости эксперта могущественная австрийская монархия была побеждена, вынуждена была уступить руководство всей Германией Пруссии. Но глупцы оказываются экспертами и вер­шителями судеб не случайно, а социально закономерно.

При обучении отростки нейронов отращивают шипы

текст: Надежда Маркина/Infox.ru
фото: Fotobank.ru/Getty Images

Как мы учимся
Открыты нейроны, благодаря которым училась «собака Павлова»
Творческие задачи лучше решаются методом «от сложного к простому»
Дети учат слова до того, как начинают говорить
Если вы умеете ездить на велосипеде или кататься на горных лыжах, то уже не разучитесь. Теперь стало понятно почему.

Ученым удалось увидеть в режиме реального времени, что же происходит в нейронах при овладении новым двигательным навыком. Они смогли на живой мыши наблюдать перестройки в строении отростков нейронов двигательной коры мозга при обучении.
прибор
Двухфотонный лазерный микроскоп
Лазерный микроскоп, позволяющий наблюдать живые ткани на глубине более одного миллиметра, используя явление флуоресценции.

Команда И Цзо (Yi Zuo) из Калифорнийского университета в Санта-Крузе (University of California Santa Cruz) применила для этого высокотехнологическое оборудование — двухфотонный лазерный микроскоп. Он позволяет проникнуть в живую ткань и получить изображение с высоким разрешением в узколокализованной точке. Благодаря этим возможностям ученые смогли использовать его на живой мыши и увидеть нейроны мозга через отверстие в черепе.
Правши и левши

Но сначала животных обучали. После предварительного голодания группу мышей в специальной экспериментальной установке тренировали доставать семечко через узкое отверстие. Грызуны используют для этого переднюю лапу — правую или левую. Интересно, что, как и у людей, у мышей и крыс есть особи, предпочитающие делать это или правой, или левой лапой. Правда, в отличие от человека право— и леворукие мыши встречаются почти одинаково. Так что группу из 109 экспериментальных животных ученые сначала разделили на правшей и левшей, которых оказалось примерно поровну.

На стадии непосредственно обучения исследователи тренировали мышей в соответствии с их природой, то есть правшам они предлагали достать семечко из правого отверстия, а левшам — через левое. Семечко надо было не только достать из отверстия, но и донести до рта. Мыши демонстрировали различные успехи: большинство в течение первых четырех дней обучения достигали около 40% успешных попыток, но некоторым задача не давалась.

Для сравнения ученые взяли также несколько групп контрольных мышей. Одних вообще не помещали в экспериментальную камеру. Других помещали, но не тренировали. Третьим клали семечко, но на таком расстоянии, что они при всем желании не могли до него дотянуться.
Микроскоп может заглянуть в мозг через череп

В течение часа после приобретения навыка животных помещали в установку для сканирования мозга с помощью двухфотонного лазерного микроскопа. Надо сказать еще о том, что, поскольку микроскоп флуоресцентный, интересующие ученых клетки надо было пометить. Для этого использовали желтый флуоресцирующий белок, ген которого экспрессировался в пирамидных нейронах двигательной зоны коры мозга.
метод
Стереотаксический метод
Введение электродов и микроинструментов строго в заданные структуры мозга, основанное на использовании системы координат, при помощи прибора стереотаксиса.

Мышам давали наркоз и помещали их голову в стереотаксическую установку для точного определения координат визуального проникновения в мозг. В нужном участке в мозге делали отверстие и через него получали изображение пирамидных нейронов двигательной коры.

Биологов интересовали дендриты — короткие отростки нейронов. На мембране дендритов образуются контакты с другими нервными клетками — синапсы. В месте потенциальных синапсов на поверхности дендрита возникают выросты, которые называют шипиками. Эти шипики ученые смогли увидеть в микроскоп на дендритах нейронов и подсчитать их количество.

Шипики — нестабильные образования, они появляются и исчезают. Биологам было интересно проследить за динамикой шипиков у обученных двигательному навыку мышей.
Новый навык требует новых контактов

Первое, что они увидели, это то, что у успешных мышей после первого дня обучения возникает 10,6% новых шипиков, это более чем вдвое превышает уровень неуспешных мышей (4,7% новых шипиков), а у контрольных мышей новые шипики не обнаружены. В дальнейшем оказалось, что на протяжении нескольких дней одни шипики возникали, другие исчезали, причем у успешно обучающихся мышей такая перестройка проходила более интенсивно. Кроме того, выяснилось, что у обученных мышей вновь образованные шипики более стабильны, а значит, действительно служат для формирования новых контактов — синапсов.

Все эти изменения имели место только в коре полушария, противоположного рабочей лапе мыши, то есть у правшей — в левом, а у левшей — в правом. И только в двигательной зоне коры.

Таким образом, как объясняют авторы статьи, опубликованной в Nature, обучение новому двигательному навыку вызывает реорганизацию межклеточных контактов и именно в этом состоит механизм закрепления двигательного навыка.
Раз научился, уже не забудешь

Было интересно проследить, как долго сохраняется память на двигательное умение. Для этого ученые обучили пищедобывательной задаче совсем молодых мышей, а в возрасте четырех месяцев проверили, как они помнят урок. За это время мыши не забыли, как надо действовать, и хорошо справились с задачей без дополнительного обучения. Но оказалось, что новые шипики у них при этом не образуются — в отличие от тех мышей, которые осваивали навык впервые. Значит, образованные у них ранее межнейронные контакты сохранялись и работали, и новых контактов не потребовалось.

Это объясняет, почему двигательный навык сохраняется даже без постоянной практики. А вот наиболее важна для развития человеческого мозга грамота.

Обучение грамоте приводит к резкому увеличению мозга

текст: Надежда Маркина/Infox.ru
фото: Fotobank.ru/Rex Features
человек читающий
Печатное слово все еще в силе
Мозг хранит словарь слева
Электронная книга не заменит бумажную
Нейрофизиологи проследили за тем, как люди читают сайты
Счастливые читают, а несчастные смотрят телевизор
Пока человек учится читать, у него увеличивается объем и серого, и белого вещества мозга. Более того, ученым удалось найти в мозге зону предвидения: она предугадывает слово, в которое мы только начали вчитываться.

Уникальное исследование смогли провести ученые из Великобритании, Испании и Колумбии благодаря бывшим колумбийским партизанам. Исследователи выяснили, какие изменения вносит в мозг обучение грамоте.

Партизаны — весьма специфическая часть колумбийского народа: они постоянно в состоянии революционной борьбы и очень медленно интегрируются в общество. Многие из них не умеют ни читать, ни писать. Так что благодаря государственной социальной программе осваивают грамоту уже во взрослом возрасте.
Говорить и читать – принципиально разные умения

Речь — уникальная способность человека. Она эволюционировала в течение приблизительно 6 млн лет, с того времени как разделились ветви гоминид и шимпанзе. Структуры мозга, связанные с речью, специфичны для человека. Анатомическая основа речевых способностей есть у каждого, даже если он растет в неблагоприятной для развития среде. Иное дело – способность читать. Овладеть чтением невозможно без специального обучения.

Найти области мозга, вовлеченные в процесс обучения чтению, нелегко. Дело в том, что когда ребенок учится читать, он овладевает и массой других навыков — например, умением считать, плавать и другими. А мозг его в это время еще активно развивается. И невозможно отделить одни изменения от других. Поэтому возможность изучить, как обучается чтению взрослый человек, очень ценная.
Грамотность развивает и серое, и белое вещество

Мануэль Каррерас (Manuel Carreiras) из Центра изучения когнитивного мозга и речи Страны Басков (Basque Center on Cognition Brain and Language) и его коллеги работали с 42 испытуемыми из числа бывших колумбийских партизан. 20 из них уже прошли курс обучения чтению на родном испанском языке, а остальные 22 в том же возрасте были еще неграмотными.

Для исследования их мозга ученые применили структурную магнитно-резонансную томографию с высоким разрешением. А затем использовали метод морфометрии (voxel-based morphometry), чтобы измерить объем серого и белого вещества (то есть клеток нервной ткани и проводящих путей соответственно) в некоторых структурах мозга.

Оказалось, что у грамотных партизан по сравнению с неграмотными в нескольких областях коры увеличен объем серого вещества: в обоих полушариях это дорзальные затылочные зоны (связаны с обработкой зрительной информации), в левом полушарии — верхние височные зоны (связаны с обработкой звуков), угловая извилина и задние средние височные зоны (связаны с семантическими процессами).

Очевидно, говорят ученые, эти области, взаимодействуя между собой, обеспечивают распознавание формы букв, перевод букв в соответствующие звуки и придание им значения.

Изменения коснулись и белого вещества мозга. Его толщина у грамотных испытуемых по сравнению с неграмотными увеличена в валике мозолистого тела (это основной пучок проводящих путей, связывающий правое и левое полушария мозга). Более развиты у них оказались и внутриполушарные проводящие пучки левого полушария, связывающие угловую и дорзальную затылочную извилины коры мозга. Это показывает, что обучение чтению облегчает связи полушарий между собой, а внутри ключевого левого полушария – связи зон обработки зрительной, слуховой и семантической информации.
Для чтения важно не просто видеть, а предвидеть

Особенно интересна для ученых оказалась роль угловой извилины. То, что она имеет прямое отношение к обучению чтению, известно уже давно. Теперь же исследователи уточнили ее роль. «Мы считали, что угловая извилина работает как словарь, переводящий буквы в значения, — объясняет профессор Кэти Прайс (Cathy J. Price) из Института неврологии университетского колледжа Лондона (Institute of Neurology, University College London). – Но оказалось, ее роль в том, чтобы предвидеть значение слова, которое мы видим глазами». Она сравнивала извилину с системой набора текстовых сообщений на мобильном телефоне, предвидящей слово, которое мы хотим написать.

Без сомнения, результаты данного исследования принесут пользу для ученых, изучающих дислексию – патологическую неспособность к чтению. Может оказаться, считают ученые, что недостаточное развитие некоторых зон мозга у страдающих дислексией это не причина, а следствие их неумения читать.

 

Специальный репортаж: будущее не для всех 2015 (документальный)

 

 


Записаться на тренинг ТРИЗ по развитию творческого, сильного мышления от Мастера ТРИЗ Ю.Саламатова >>>

Новости RSSНовости в формате RSS

Статьи RSSСтатьи в формате RSS

Рейтинг – 313 голосов


Главная » Это интересно » Теория решений изобретательских задач (ТРИЗ) » Как стать изобретателем. Выпуск 29.
© Институт Инновационного Проектирования, 1989-2015, 660018, г. Красноярск,
ул. Д.Бедного, 11-10, e-mail
ysal@triz-guide.com, info@triz-guide.com
 
 

 

Хочешь найти работу? Jooble