Учёные создали самый маленький в мире двигатель, размером чуть больше одного атома
Физики-экспериментаторы из Майнцского университета создали нанодвигатель, способный преобразовывать тепловую энергию в механическую. При этом размер двигателя чуть больше атома, а эффективность сравнима с эффективностью двигателя внутреннего сгорания в автомобиле.
Более того, двигатель, спаренный с одиночным атомом и заключённый в конус электромагнитного излучения и работает по принципу классических ДВС – четырёхтактный цикл, во время которого происходят расширение и охлаждение, сжатие и нагревание, как объясняет руководитель эксперимента Иоганн Росснагель [Johannes Roßnagel].
Росснагель был тем, кто впервые предложил теоретическую основу для подобного двигателя в 2014 году. Сначала отдельный атом попадает в ловушку в виде конуса электромагнитного излучения, из которой он не может вырваться. Причём подойдёт практически любой атом – в конкретном эксперименте был использован кальций-40.
Затем два лазерных луча направляются на ЭМ конус. Лазер, светящий с острого конца, разогревает атом, а другой – охлаждает в процессе доплеровского охлаждения. В результате атом начинает передвигаться внутри конуса – в нагретом состоянии к широкому концу, в охлаждённом – к узкому. Процесс становится более выраженным, если настроить лазеры так, чтобы периоды охлаждения и нагревания совпадали с естественными осцилляциями атома.
Часть системы лазеров лабораторной установки
В результате осцилляции атома создают механическую энергию, которую теоретически можно собрать – например, размещённый с острого конца конуса ион будет собирать эту энергию, как маховик в двигателе автомобиля.
Физики отметили, что тот факт, что атом следует по сути тем же принципам, что и четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания, является очень странным. Подсчитав эффективность «двигателя» учёные получили 1,5 кВт на килограмм – цифру, сравнимую с ДВС автомобиля.
Росснагель в 2014 году также изложил соображения по поводу увеличения энергоотдачи нанодвигателя (которые пока не проверялись в эксперименте).
Если во время движений атома заставить электромагнитный конус слегка расширяться и сужаться определённым образом, атом войдёт в квантовое состояние, известное под названием «сжатого», что в результате приведёт к повышению эффективности двигателя.
Правда, на наноробота такой двигатель не поставишь – если сам он имеет размеры чуть больше атомных, то установка, передающая ему энергию, занимает целую комнату. Но учёные и не ставили себе такой задачи – целью эксперимента являлось изучение возможностей тепловых двигателей и проверка теоретических выкладок. Возможность практического применения подобного двигателя пока остаётся под вопросом.
В Швейцарии создали самый маленький в мире молекулярный мотор
Сотрудники Швейцарских федеральных лабораторий материаловедения и технологий вместе с коллегами из Федеральной политехнической школы Лозанны представили самый маленький в мире молекулярный двигатель, который состоит всего из 16 атомов и может вращаться в одном направлении.
Новое устройство приближает исследователей к предельному размеру молекулярных двигателей. Статья о разработке опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Молекулярные машины работают аналогично их двойнику в макромире: они преобразуют энергию в направленное движение. Такие молекулярные двигатели также существуют в природе. Ими являются, например, миозины. Это моторные белки, которые участвуют в сокращении мышц и транспорте других молекул между клетками.
Подобно двигателю в макромире, 16-атомный двигатель состоит из статора и ротора, то есть неподвижной и движущейся частей. Ротор вращается на поверхности статора и может занимать до шести различных позиций. Чтобы такой двигатель действительно выполнял полезную работу, важно, чтобы статор позволял ротору двигаться только в одном направлении.
Поскольку энергия, которая приводит в движение мотор, может поступать с различных направлений, сам двигатель должен определять направление вращения с помощью храповика.
Однако атомный двигатель работает противоположно тому, что происходит с храповиком в макроскопическом мире. Собачка на храповике движется вверх по плоской кромке и фиксируется в направлении крутого края. Однако для атомного варианта этого механизма требуется меньше энергии для перемещения вверх по крутому краю зубчатого колеса, чем по плоскому. Поэтому движение в обычном «блокирующем» направлении будет для такого механизма выгоднее, чем в обратном. Так что движение практически возможно только в одном направлении.
Авторы новой работы смогли реализовать этот обратный храповой механизм в молекулярном двигателе, используя статор с треугольным основанием, состоящим из шести атомов палладия и шести атомов галлия. Хитрость здесь заключается в том, что эта структура симметрична вращательно, но не зеркально. В результате ротор, в роли которого выступила симметричная молекула ацетилена, может вращаться непрерывно, хотя вращение по часовой стрелке и против нее должно быть различным.
Такой молекулярный мотор может питаться как от тепловой, так и от электрической энергии.
Тепловая энергия индуцирует направленное вращение двигателя, которое затем переходит во вращение в случайных направлениях. Например, при комнатной температуре ротор начинает вращаться совершенно хаотично со скоростью в несколько миллионов оборотов в секунду. Электрическое поле, создаваемое электронным сканирующим микроскопом, наоборот, может создавать направленное вращение. Энергии одного электрона достаточно, чтобы заставить роторы вращаться на одну шестую оборота. Чем больше количество подаваемой энергии, тем выше частота движения. Однако в то же время увеличивается вероятность того, что ротор будет двигаться в случайном направлении из-за того, что большее количество энергии может сделать собачку бесполезной.
Согласно законам классической физики, существует минимальное количество энергии, необходимое для приведения ротора в движение против сопротивления собачки. Если подаваемой электрической или тепловой энергии будет недостаточно, ротор должен будет остановиться. Однако исследователи смогли наблюдать независимо постоянную частоту вращения в одном направлении даже ниже этого предела — при температурах ниже 17 K (-256 °C) — или приложенном напряжении менее 30 милливольт.
Швейцарцы собрали самый маленький двигатель в мире
https://static.news.ru/photo/2dac6686-b0ab-11ea-90be-fa163e074e61_660.jpg Фото: Swiss Federal Laboratories for MaterialsТем не менее устройство функционирует как обычный мотор — преобразует энергию в направленное движение. У него есть привычные ротор и статор. Первый представляет собой молекулу ацетилена (4 атома). Он вращается на поверхности статора (шесть атомов палладия и шесть атомов галлия), говорится в материале на сайте PNAS.
Изобретение работает на двух видах энергии — тепловой и электрической. В первом случае ротор приводится в движение и перемещается в случайном направлении, а при комнатной температуре вращается со скоростью до нескольких миллионов оборотов в секунду.
На электричестве, подаваемом растровым электронным микроскопом, ротор вращается лишь в одном направлении. Один электрон может повернуть его на одну шестую оборота.
Но авторы проекта не считают двигатель «молекулярной игрушкой». По их словам, новинка поможет изучить эффект квантового туннелирования. По квантовым законам физики, ротор, состоящий из атомов, может преодолеть сопротивление «храпового механизма», даже если ему не хватит энергии.
Ранее гендиректор Центрального аэрогидродинамического института (ЦАГИ) РАН Кирилл Сыпало сообщил, что уже сформирован вероятный набор параметров и облик двигателя для сверхзвукового гражданского самолёта, писал NEWS.ru. Создать его на базе стратегического ракетоносца Ту-160 предложил президент РФ Владимир Путин в 2018 году.
Названы самые надежные автомобильные двигатели — Российская газета
Renault K7M
Высоким ресурсном и надежностью и при этом, что не маловажно, доступной ценой отличаются бензиновые моторы семейства К компании Renault. Речь прежде всего о начальном силовом агрегате малолитражек Logan и Sandero и бюджетного SUV Duster с индексом K7M.
При сравнительно небольшом рабочем объеме (1,6 л) и восьмиклапанной конструкции такой агрегат имеет архаичную конструкцию и невысокую степень форсировки. В разных исполнениях мотор выдает 82-87 л.с., что обеспечиваем ему ресурс до 400 000 км.
Чугунный блок цилиндров, конструкция поршневой группы, минимизирующая расход масла и стойкость к перегреву, считаются важными техническими преимуществами такого мотора.
Минусы тоже хорошо известны. Это повышенный расход топлива, случается, что на холостом ходу плавают обороты, раз в 20-30 тыс. км приходится регулировать клапана, поскольку гидрокомпенсаторов не предусмотрено.
Привод ГРМ ременной, обрыв ремня чреват загибанием клапанов, поэтому ремень рекомендуется менять каждые 60 тыс. км. Кроме того, мотор шумный и вибронагруженный. С другой стороны, при использовании качественных расходных материалов и комплектующих французский мотор прохаживает даже больше вышеупомянутых 400 000 км.
Renault K4M
Двигатель K4M — близкий родственник агрегата K7M. А именно — речь идет о более современной и мощной 16-клапанной версии того же мотора. В частности этот агрегат объемом 1,6 л устанавливался с 1999 года на модели Logan, Duster, Clio 2, Laguna 1,2, Megane, Kangoo, Fluence и другие. Кроме того, до недавних пор таким агрегатом оснащали вазовский Lada Largus. Джентльменский набор здесь тот же — чугунный блок цилиндров, распределенный впрыск топлива и ременный привод ГРМ.
Впрыск — распределенный, во впускной коллектор. Некоторые версии двигателя Рено 1.6 K4M оснащены фазовращателем, расположенном на впускном распредвалу. Мощность разных модификаций варьируется от 102 до 108 л.с.
Существенно, что мотор требует минимального технического обслуживания благодаря гидрокомпенсаторам в приводе клапанов. К недостаткам «16-клапанника» отнесем недешевые запчасти и проблему с гнущимися при обрыве ремня ГРМ клапанами.
Ремень ГРМ соответственно необходимо менять каждые 60 000 км. При этом менять ремень несподручно. На ряде версий этого двигателя на шкиве распредвала нет шпонки, а фиксирующий болт нужно затягивать с правильным моментом. Меток на валах также нет, поэтому коленвал и распредвалы нужно выставлять при помощи фиксаторов. К распространенным неисправностям двигателя K4M относят выход из строя катушек зажигания, загрязнение топливных форсунок, неисправность датчика положения коленвала, подсос воздуха через трещины или уплотнения впускного коллектора, течь масла и антифриза.
Toyota 2AR-FE
Владельцы бестселлеров RAV4 и Camry наверняка станут расхваливать вам «беспроблемные» двигатели 2AR-FE, имеющие объем 2,5 л и отдачу в разных исполнениях от 165 до 180 л.с.
Серия тойотовских двигателей AR начала свою историю сравнительно недавно — в 2008 году. Гильзы цилиндров установлены методом мокрого гильзования и отлиты в блок. ГРМ — цепной, 16-клапанный с гидрокомпенсаторами. Коленчатый вал здесь кованный, имеет восемь противовесов и шестеренный механизм для привода балансирных валов.
Для эластичности двигателя в газораспределительный механизм устанавливается продвинутая система изменения фаз газораспределения Dual VVT-i. Она призвана управлять временем открытия впускных и выпускных клапанов, оптимизируя работу мотора как на низких, так и высоких оборотах.
Так удается добиться максимальной топливной эффективности и экологичности двигателя. Надежная топливная система и умеренная мощность сулят надежность в эксплуатации. К тому же в этом поколении моторов японцы отказались от ряда технологий, примененных в предшественниках.
Как следствие, силовой агрегат стал выдавать меньше мощности на полезный объем, но в то самое время стал экономичнее на 10-12 %.
Не менее важно, что возросла ремонтопригодность, поскольку тонкостенные алюминиевые блоки цилиндров остались в прошлом. Как следствие, до первого капремонта при правильной эксплуатации этот двигатель может отъездить 250 000, а то и 300 000 тыс. км. Максимальный же ресурс составляет 400-500 тыс. километров пробега. Цепь ГРМ придется обновить на 150 000 км. В списке редких проблем значится повышенный шум в районе механизма ремня ГРМ при работе неразогретого двигателя. Также насос охлаждающей жидкости требует внимания из-за случающихся протечек.
Toyota 1VD-FTV
Долговечностью отличается также тойотовский дизельный 8-цилиндровый 4.5-литровый агрегат 1VD-FTV. Мощность этой установки варьируется от 202 до 286 л.с. Двигатели с двумя турбокомпрессорами устанавливали на Land Cruiser 200 и Lexus LX450d.
Дефорсированная версия с одним турбокомпрессором была предназначена для Land Cruiser 70.
Такой агрегат может похвастать чугунным блоком цилиндров и почти вечным цепным приводом с усовершенствованной системой непосредственного впрыска топлива под давлением Common Rail, а также турбокомпрессорами изменяемой геометрии.
К основным преимуществам относят отличную динамику, невысокий расход топлива (при скорости в 70-80 км/ч он держится на уровне около 8-9 литров на 100 км). При этом автомобили с 1VD-FTV демонстрируют отличные внедорожные характеристики благодаря тяговитости силовой установки.
К слабым местам можно отнести требовательность к качеству масла. Еще один недостаток — водяной насос, который может утратить герметичность уже на 50 тыс. км. Тем не менее, если не экономить на качественном масле и хорошем топливе, то ресурс такого мотора может превышать 400 000 км.
Honda R20A
Бензиновый 2-литровый «атмосферник» R20A выпускается японским концерном с 2006 г. и устанавливается на автомобили Civic, Accord и на кроссовер CR-V. Этот двигатель целиком «алюминиевый», имеет балансирные валы, трехрежимный впускной коллектор, головку блока цилиндров с одним распредвалом и 16-ю клапанами и систему изменения фаз газораспределения i-VTEC.
Как и предшественники, R20A не оснащен гидрокомпенсаторами, регулировать клапана приходится каждые 45 000 км. При этом R20A надежен и конструктивно прост. Схема регулировки клапанов «винт — гайка» не требует подбора и замены толкателей клапанов. Не наблюдается также протечек масла и антифриза. Принципиально и то, что в серии R был сделан особый упор на экологичность, соответственно, меньше внимания уделено динамике. Словом, этот мотор справляется с ролью рабочей лошадки и при этом имеет достаточную для динамичной езды мощность (до 155 л.с), а его ресурс часто превышает 300 000 км. Запчасти, впрочем, недешевы, поэтому капитальный ремонт выйдет дорогим.
Hyundai/Kia G4FC
К числу долгоиграющих «зарулевцы» относят также корейский агрегат G4FC, выпускающийся с рабочим объемом 1,4 и 1,6 литра с 2010 года. В настоящее время время мотор продолжают устанавливать на Hyundai Creta, Solaris и Kia Rio. Эта бензиновая рядная «четверка» с двумя распредвалами имеет 16 клапанов. Мотор экономичен, впрыск регулируется ЭБУ.
Двигатель оснащен цепью ГРМ, за которой не нужно старательно ухаживать — производитель указывает, что она не имеет ограничений по эксплуатации. Фактически же цепь ходит не меньше 150 000 км. К этому пробегу возникает необходимость регулировки клапанов. Поршневая при хорошем масле ходит до 250 000-300 000 км. При использовании топлива невысокого качества возможен преждевременный выход из строя каталитического нейтрализатора.
самый совершенный V6 в истории INFINITI
3,0-литровый битурбированный V6 входит в совершенно новое семейство эксклюзивных двигателей VR Infiniti. Эта серия моторов является свидетельством технического совершенства Infiniti в производстве моторов. Уровень выходной мощности и крутящего момента нового мотора превосходит показатели всех предшествующих силовых агрегатов Infiniti такого типа.
Двигатель будет представлен на рынках в двух вариантах мощности – 300 л.с. или 400 л.с., причем европейским и российским покупателям будет доступна только самая мощная версия.
Самый технологичный двигатель V6 в истории Infiniti
Отличительными чертами нового мотора семейства VR является захватывающее сочетание приемистости, экономичности и динамики. Двигатели VR предназначены для использования в новейших моделях Infiniti, которые были созданы с учетом потребностей клиентов на всех мировых рынках. Это в очередной раз подчеркивает глобальный подход бренда.
Создавая новейший битурбированный V6, компания смогла опереться на богатый опыт разработки шестицилиндровых силовых агрегатов. Двигатели V6 из предыдущего семейства VQ устанавливались на автомобили Infiniti с 1994 года и были отмечены множеством наград.
На протяжении 14 лет, с 1995 по 2008 год, двигатели VQ входили в топ-10 лучших двигателей по версии журнала Ward Auto.
Новые технологии – залог лучшей в классе выходной мощности и экономичности
Более мощная версия развивает 400 л.с. (298 кВт) при 6400 об/мин и 475 Н·м при 1600-5200 об/мин. Менее мощная — достигает максимальной мощности в 300 л.с. при 6400 об/мин, а крутящий момент 400 Н·м доступен в диапазоне от 1600 до 5200 об/мин.
Ряд современных технологий позволил инженерам Infiniti добиться впечатляющих показателей. Одно из инновационных решений – улучшенная система управления газораспределением (Advanced timing control), которая повышает скорость отклика двигателя, позволяя автомобилю быстрее реагировать на действия водителя.
Mercedes-Benz создал самый маленький и самый мощный в мире хот-хэтч
Компания Mercedes-Benz опубликовала официальную информацию и фотографии впервые «заряженной» версии хэтчбека A-Class. Автомобиль Mercedes A45 AMG станет самым маленьким и одновременно самым мощным серийным хот-хэтчем.
Полноприводный «горячий» хэтчбек получил алюминиевый 4-цилиндровый бензиновый турбированный двигатель объемом 2 литра и мощностью 360 л.с., который собирается вручную на производственной линии завода в немецком городе Кёлледа. Двигатель сочетается с 7-ступенчатой роботизированной КПП с двумя сцеплениями и функцией Race Start.
Mercedes сократит более тысячи рабочих мест Новость
Mercedes сократит более тысячи рабочих мест
До скорости 100 км/ч хот-хэтч разгоняется за 4,6 секунды и способен развить максимальную скорость 250 км/ч.
Расход топлива в смешанном цикле составит около 7 литров на 100 км пути. Двигатель полностью соответствует экологическим нормам «Евро-6», которые начнут действовать только в 2015 году.
Для новинки перенастроили рулевое управление, подвеска стала ниже и жестче, предусмотрена система стабилизации с тремя режимами работы. Хэтчбек «обут» в 18-дюймовые колесные диски с резиной 235/40 R18, также будут доступны и 19-дюймовые колеса.
Опционально покупателям автомобиля будут доступны карбоновые элементы обвеса кузова, включая передний сплиттер, вставки на порогах и заднем бампере, углепластиковые корпуса зеркал заднего вида, задний спойлер, спортивные кресла и окраску тормозных суппортов в красный цвет.
Премьера Mercedes-Benz A45 AMG состоится на автошоу в Женеве, европейские продажи стартуют летом 2013 года.
Выделите фрагмент с текстом ошибки и нажмите Ctrl+Enter
В Aston Martin Cygnet имплантировали двигатель V8
18 июл 2018
Автор фото: фирма-производительСубкомпактный хэтчбек Aston Martin Cygnet, он же перелицованная Toyota iQ, понадобился британцам, чтобы вписать свой модельный ряд в ужесточившиеся экологические требования.
Но и его можно превратить в суперкар.
Но и его можно превратить в суперкар.Микролитражку зачастую называют «пародией на Aston Martin» и даже «позором великого автопроизводителя». Да и покупателям он не нужен – за семь лет было продано всего 150 таких машин. Вернее, даже не продано, а раздарено в качестве «довеска» к спорткарам.
Но одному из клиентов захотелось и самый маленький и маломощный (под капотом 1,4-литровый двигатель мощностью 98 л.с.) автомобиль в линейке Aston Martin превратить в суперкар. Желание клиента закон, и за дело взялось отделение Q by Aston Martin, которое претворяет в жизнь самые смелые фантазии покупателей автомобилей британской компании.
Получившегося монстра создатели называют «ультимативным городским автомобилем» и преподносят как Cygnet с двигателем V8 от суперкара. Но на самом деле, это скорее Cygnet «натянули» на Aston Martin Vantage.
От него машина позаимствовала не только двигатель V8 объемом 4,7 литра (436 л.с.), но и платформу. Да, ее пришлось серьезно укоротить, но ширину колеи создатели решили не менять, потому на крыльях и появились гигантские расширители арок.
Машина из-за выросшего передка (иначе не получалось впихнуть двигатель) удлинилась на 700 мм до 3700 мм. В кузов вварен каркас безопасности. Салон стал двухместным: позади двух сидений Recaro от Vantage расположен бензобак. Любопытно, что при всех переделках Cygnet V8 оказался легче оригинала: 1375 против 1610 килограммов.
Разгон до «сотни» у маленького суперкара занимает 4,2 секунды против 4,8 секунды у Aston Martin Vantage. Максимальная скорость — 274 км/ч. Стоимость переделок и имя заказчика не разглашаются.
При написании новости использовалась информация:
Motorpage.ru
Комментарии к новости
Оставить комментарийСамый маленький двигатель в мире
- Ученые говорят, что создали самый маленький двигатель в мире: единственный ион кальция.
- Двигатель в 10 миллиардов раз меньше двигателя автомобиля.
- Физики, стоящие за ионом, уже создали предыдущий самый маленький двигатель в мире, который работал на одном атоме, в 2016 году.
Международная группа физиков создала то, что они называют самым маленьким двигателем в мире. Насколько он маленький? Весь двигатель состоит из одного иона кальция, что делает его примерно в 10 миллиардов раз меньше, чем двигатель автомобиля.
Экспериментальный двигатель был разработан международной группой под руководством профессоров Фердинанда Шмидт-Калера и Ульриха Пошингера из Университета Йоханнеса Гутенберга в Майнце, Германия. Двигатель электрически заряжен, что позволяет легко улавливать его с помощью электрических полей. Движущиеся части двигателя — это «собственный спин» иона. На атомном уровне спин — это измерение углового момента атома.
В двигателе вращение используется для захвата и преобразования тепла, поглощенного лазерными лучами, в колебания или колебания захваченного иона.Колебания действуют как маховик, а его энергия помещается в единицы, называемые «квантами», что предсказывает квантовая механика.
«Маховик позволяет нам фактически измерять выходную мощность двигателя атомного масштаба, впервые разрешая отдельные кванты энергии», — говорит соавтор исследования Марк Митчисон из группы QuSys в Тринити-колледже в Дублине в прессе.
утверждение.
Когда двигатель находится в состоянии покоя, он находится в так называемом «основном состоянии», самой низкой и самой стабильной энергии в квантовой физике.Затем, при попадании лазера, команда смогла наблюдать, как ионный двигатель заставляет маховик работать все быстрее и быстрее.
«Этот эксперимент и теория открывают новую эру для исследования энергетики технологий, основанных на квантовой теории, которая является основной темой исследований нашей группы», — говорит Джон Гулд, доцент кафедры физики в Тринити. заявление. «Управление теплом в наномасштабе — одно из основных препятствий для более быстрых и эффективных вычислений.Понимание того, как термодинамика может быть применена в таких микроскопических условиях, имеет первостепенное значение для будущих технологий ». из бумаги, крошечные двигатели, которые могут работать на WD-40, и крошечные двигатели внутреннего сгорания … Но, пожалуй, никто не является большим поклонником крошечных двигателей, чем физики из Университета Йоханнеса Гутенберга, который иногда называют Университетом Майнца.
В 2016 году ученые создали там самый маленький двигатель в мире, работавший на одном атоме.
Итак, с одним ионом, похоже, они побили свой собственный рекорд.
Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.
7 крошечных двигателей, которые доказывают, что больше не всегда лучше
От 49cc до того, что вам понадобится микроскоп, это одни из самых маленьких двигателей, когда-либо созданных!
Не так давно мы составили список самых больших двигателей, когда-либо построенных.С самым большим рабочим объемом, смехотворным 25 480 литров, нужно было смотреть на впечатляющую технику, однако другой конец шкалы столь же интригующий, как доказывают эти изящные двигатели:
1. DKW 49cc
Изображение предоставлено Peel EngineeringХотя этот небольшой одноцилиндровый двигатель от DKW на самом деле довольно большой по сравнению с некоторыми другими двигателями в этом списке, он примечателен тем, что используется в автомобиле: Peel P50.Этот четырехтактный бензиновый двигатель, который считается самым маленьким двигателем, когда-либо использовавшимся в серийных автомобилях, выдает всего 4 л.с. — хорошо, Peel весит всего 56 кг…
2. Двигатель на этаноле мощностью 0,3 л.с. — мотоцикл Smalltoe
Хотя для этого двигателя нет цифры рабочего объема, есть цифра мощности: 0.3 л.с. Он живет в «Smalltoe», рекордсмене книги Гиннеса о самом маленьком мотоцикле в мире с колесной базой всего 80 мм. Этот мощный двигатель , работающий на этаноле, позволяет Смоллтоу ездить на маниакальных скоростях до 1,2 мили в час. О да, на нем действительно можно ездить, как вы можете видеть на видео ниже.
3.Самый маленький в мире V12
Бывший в отставке испанский морской механик Хосе Мануэль Эрмо Баррейро («Патело») тратит свое время на создание крошечных, прекрасно сделанных рабочих двигателей. Неплохой способ провести годы после работы, не так ли?
На создание этого V12, который считали самым маленьким в мире, потребовалось ошеломляющие 1220 часов.
4. Самый маленький в мире W32
Если V12 Патело поразит вас, просто подождите, пока вы не получите загрузку его более свежего проекта, этого W32.Это результат 2520 часов работы и состоит из 850 различных частей. Как и V12, он идеально сбалансирован, как показано в этом видео с рядом монет, размещенных на верхней части двигателя.
5. Наноби
Человек по имени Рональд Валентайн уже 30 лет делает крошечные двигатели, в основном для использования в моделях самолетов.Самый крошечный — Nanobee — существует только в виде прототипа и имеет объем всего 0,006 куб. См. На самом деле это масляная горелка, которую называют «самым маленьким дизельным двигателем в мире».
Посмотрите видео ниже, чтобы увидеть в действии один из его больших двигателей.
(Наконечник шляпы Микалу!)
6.Самая маленькая паровая машина в мире
Здесь вы видите стационарный паровой двигатель, но в значительно уменьшенном масштабе. Созданный индийским инженером доктором Икбалом Ахмедом, он имеет высоту всего 6,8 мм, длину 16,24 мм и вес 1,72 г.
7.Микроскопический двигатель внутреннего сгорания (Университет Твенте)
Ни один из вышеперечисленных двигателей не удовлетворил вашу потребность в крошечном ? Это должно помочь. На самом деле, этот исследовательский проект Университета Твенте настолько мал, что вам понадобится микроскоп, чтобы увидеть его — его размеры всего 0,0001 мм в поперечнике.
Микродвигатель состоит из камеры, заполненной водой, через которую проходят два электрода.Через электроды пропускается ток, в результате чего кислород и водород в воде отделяются друг от друга. Это создает «нанопузырьки» газа, и по мере увеличения объема газа создается сила. Ага, наука!
Самый маленький двигатель в мире, работающий от одного атома
Группа немецких физиков только что создала самый маленький рабочий двигатель в мире.Новое устройство, работающее от одного электрически заряженного атома кальция, как утверждается, имеет термодинамическую эффективность, эквивалентную (если масштабировать до размера) среднего автомобильного двигателя. По сути, это теплообменный двигатель, его одноатомный атом действует и как топливо, и как силовая установка, нагревается электрическим шумом и охлаждается лазерным лучом.
Теплообменные двигатели преобразуют тепловую энергию в механическую работу (автомобильный двигатель является одним из таких типов) в соответствии с первым и вторым законами термодинамики в том смысле, что энергия, приложенная к системе, сохраняется в процессе преобразования тепла в механическое. движения, и что пределы эффективности и потоки энергии соблюдаются.
Точно так же эта новая крохотная наноэлектростанция также претерпевает термодинамический цикл, точно так же, как процессы, происходящие в цилиндрах стандартного автомобильного двигателя, только генерируемая энергия преобразуется в вибрацию атома, так что он играет роль двигателя и накопителя энергии одинакова.
Ученые, работающие в Университете Йоханнеса Гутенберга в Майнце (JGU) в сотрудничестве с физиками-теоретиками из Университета Фридриха Александра в Эрлангене-Нюрнберге (FAU), создали двигатель, захватив и удерживая один атом кальция в сужающейся ионной ловушке (известной как Пола Трапа и назван в честь физика Вольфганга Пауля, который получил Нобелевскую премию по физике в 1989 году за свою работу), а затем управлял им термически, попеременно соединяя его с горячими и холодными резервуарами.
В этом случае «горячий» резервуар представляет собой противодействующие формам волны шума напряжения, приложенного к внешним электродам ловушки Пауля, в то время как «холодный» резервуар был создан путем попадания лазерного луча с длиной волны 397 нм в атом. Путем переключения между нагревом и охлаждением через определенные промежутки времени двигатель поддерживал гармонические колебания в осевом направлении. Другими словами, атом двигался вперед и назад, движимый циклами нагрева и охлаждения, как обычный теплообменный двигатель.
Учитывая, что он также выдавал выходную мощность 10 -22 Вт и имел заявленную эффективность около 0.3 процента, он фактически произвел значительный объем работы для преобразованной входной энергии.
Часть лазерной системы, используемой для попеременного нагрева и охлаждения атомаJGU
Чтобы убедиться в том, что силовая установка picayune на самом деле ведет себя как двигатель, амплитуда установившихся колебаний атома (то есть величина, на которую атом перемещается вперед и назад) была измерена путем записи флуоресцентных изображений с помощью сверхбыстрой Камера с устройством усиленной заряженной пары (ICCD), использующая время экспозиции всего 700 нс (700 миллиардных долей секунды).
Когда-то всего лишь предположение великого физика Ричарда Фейнмана, который вообразил крошечные двигатели, работающие на одноатомном уровне, это революционное исследование является воплощением этой мечты. Но более того, новое устройство может найти ряд инновационных практических применений, например, в одноионных холодильниках и насосах (в частности, поскольку процесс может быть обращен вспять для отвода тепла).
С точки зрения квантовой физики, система могла бы — с некоторыми соответствующими модификациями — позволить изучение малых квантовых машин и исследование квантовых эффектов в термодинамике, таких как квантовая когерентность (например, описанная в квантовых системах переноса энергии), например а также предоставление средств для проверки предсказаний теории квантовых ресурсов.
Результаты этого исследования были недавно опубликованы в журнале Science .
Источник: JGU
Нанотехнологии на основе самого маленького двигателя в мире
В крошечном мире нанотехнологий большие шаги — редкость. Но недавняя разработка может значительно улучшить нашу жизнь: двигатель размером 200 миллиардных метра, который может приводить в действие крошечных роботов для борьбы с болезнями в живых клетках.
Сама жизнь является доказательством чрезвычайной эффективности нанотехнологий — манипуляций с веществом на молекулярном или атомном уровне — в которых ДНК, белки и ферменты можно рассматривать как механизмы. Фактически, исследователям удалось создать микропропеллеры, используя крошечные нити ДНК. Эти нити можно сшить так свободно и точно, что эта практика известна как «ДНК-оригами». Однако ДНК-оригами не хватает силы и скорости работы (для этого требуется время, измеряемое секундами), что снижает его роботизированную функцию.
Shutterstock складной ДНК
Но теперь мы создали нанодвигатели, которые могут работать с лучами света для работы поршней, насосов и клапанов. Изготовленные из наночастиц золота, связанных вместе термочувствительным химическим веществом, наши машины прочные, быстрые и простые в эксплуатации, что делает их чрезвычайно практичными для будущих применений.
Одна из самых больших проблем при работе с крошечной технологией — необходимость создания сильной силы для объекта в наномасштабе.Если вы думаете о человеке, движущемся в воде, его движения лишь немного ограничены, а вода кажется жидкой. Но представьте, что произойдет, если этот человек уменьшится до размера в сто тысяч раз меньше, чем муравей. Вода будет казаться невероятно вязкой. Чтобы иметь возможность легко перемещаться в наномасштабе, «наночеловеку» потребуется приложить огромную силу для своего размера. На ум приходит образ муравья, который способен поднимать вес в несколько раз больше собственного. Отсюда и название нашего открытия: срабатывание нанопреобразователей или ANT.
Сильный как муравей. Стив Юрветсон, CC BY
ANT состоят из наночастиц золота, связанных термочувствительным материалом. При комнатной температуре связующий материал расслабляется и может быть заполнен водой, которая раздвигает наночастицы. Нагретый всего на несколько градусов с помощью лазера, материал сжимается в тонкую оболочку, сближая наночастицы и вытесняя воду. Затем, когда она снова остывает, вода устремляется обратно и с огромной силой отталкивает наночастицы.ANT действуют как крошечная, но мощная пружина, накапливая и высвобождая большое количество упругой энергии с большой скоростью.
Ключом к развитию ANT было использование лазерного света. Выбрав правильный цвет света для наночастиц нужного размера (в данном случае зеленый свет для наночастиц золота), можно очень быстро их нагреть. В темноте, поскольку они такие маленькие, наночастицы также очень быстро остывают. Тогда ANT могут работать в течение микросекунды. Точно так же, как свет может нагревать воду для работы паровых двигателей, мы можем использовать свет для создания поршня для двигателей в наномасштабе.
Взрывающиеся АНЦ
«Это похоже на взрыв», — объясняет Тао Дин из Кэвендишской лаборатории Кембриджа: «У нас есть сотни золотых шаров, разлетающихся за миллионную долю секунды, когда молекулы воды раздувают полимеры вокруг них».
Одним из очевидных приложений этого нового достижения будет микрофлюидика, позволяющая создать целую химическую лабораторию на кристалле. Это позволяет производить фармацевтические препараты и анализировать химические вещества с очень высокой точностью.Однако микрофлюидика была ограничена необходимостью в громоздком рабочем оборудовании, таком как насосы и клапаны, которые должны быть физически соединены трубами с чипом.
Новые ANT могут использоваться в качестве крошечных насосов и клапанов, распределенных через микрожидкостный чип и управляемых небольшими лучами света без необходимости какого-либо физического соединения. Кроме того, размер ANT (200-400 нм) аналогичен размеру мельчайших пятен, на которые мы можем фокусировать свет, что оптимизирует технологию.Использование ANT позволит в ближайшие несколько лет создать гораздо более сложные микрофлюидные конструкции.
Мы также рассматриваем в том же масштабе времени использование ANT для производства поршней и, в конечном итоге, двигателей в наномасштабе, ограничивая движение ANT одним направлением. В будущем такие двигатели могут позволить нам производить определенные материалы и, в конечном итоге, даже автомобили и дома, а также обеспечивать энергией нанодвигатели для работы нанороботов внутри живых клеток. Маленькие шаги для ANT могут означать большой скачок для людей.
Венцислав Валев, доцент кафедры физики, Батский университет
Эта статья изначально была опубликована на сайте The Conversation. Прочтите оригинальную статью.
Физики создают самый маленький двигатель в мире
Физики-теоретики из Trinity входят в международную коллаборацию, которая построила самый маленький в мире двигатель, который в виде единственного иона кальция примерно в десять миллиардов раз меньше автомобильного двигателя.
Работа, выполненная группой QuSys профессора Джона Гулда в Физической школе Тринити, описывает науку, лежащую в основе этого крошечного двигателя.
Исследование, опубликованное в международном журнале Physical Review Letters , объясняет, как случайные колебания влияют на работу микроскопических машин. В будущем такие устройства могут быть включены в другие технологии, чтобы утилизировать отходящее тепло и, таким образом, повысить энергоэффективность.
Новаторский эксперимент был проведен исследовательской группой под руководством профессора Фердинанда Шмидт-Калера и доктора Ульриха Пошингера из Университета Йоханнеса Гутенберга в Майнце, Германия.
Сам двигатель — единственный ион кальция — электрически заряжен, что позволяет легко улавливать его с помощью электрических полей. Рабочее вещество двигателя — это собственный «спин» иона (его угловой момент). Этот спин используется для преобразования тепла, поглощенного лазерными лучами, в колебания или колебания захваченного иона.
Эти колебания действуют как «маховик», улавливающий полезную энергию, генерируемую двигателем. Эта энергия хранится в дискретных единицах, называемых «квантами», как предсказывает квантовая механика.
«Маховик позволяет нам фактически измерять выходную мощность двигателя атомного масштаба, впервые разрешая отдельные кванты энергии», — сказал . соавторы статьи.
Запустив маховик из состояния покоя — или, точнее, из его «основного состояния» (самая низкая энергия в квантовой физике), команда наблюдала, как маленький двигатель заставляет маховик работать все быстрее и быстрее.Важно отметить, что состояние иона было доступно в эксперименте, что позволило физикам точно оценить процесс выделения энергии.
Доцент кафедры физики в Тринити Джон Гулд сказал:
Этот эксперимент и теория открывают новую эру для исследования энергетики технологий, основанных на квантовой теории, которая является темой в центре исследований нашей группы. Управление теплом в наномасштабе является одним из основных узких мест для более быстрых и эффективных вычислений.Понимание того, как термодинамика может быть применена в таких микроскопических условиях, имеет первостепенное значение для будущих технологий.
Изображение группы QuSys и график, показывающий, как работает самый маленький в мире движок, можно скачать здесь.
Ученые построили самую маленькую в мире тепловую машину ›Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg
Изображение: Йоханнес РосснагельДвигатель, состоящий из одного атома
15 апреля 2016 г.
Исследователи FAU в сотрудничестве с коллегами из университетов Майнца и Касселя сконструировали самый маленький двигатель в мире.Крошечная машина состоит всего из одного атома и способна эффективно преобразовывать тепло в кинетическую энергию. Результаты исследований физиков недавно были опубликованы в журнале Science.
Тепловые двигатели играли ключевую роль в нашем обществе после промышленной революции. Они преобразуют тепло в кинетическую энергию и могут использоваться в паровых двигателях, автомобилях и других машинах. Они работают по простому принципу. Герметичная камера нагревается, а затем снова охлаждается, в результате чего газ внутри нее расширяется и сжимается.Изменения давления перемещают поршень вперед и назад, который перемещает маховик через коленчатый вал.
Группа исследователей под руководством профессора д-ра Фердинанда Шмидт-Калера из Университета Майнца, профессора д-ра Килиана Зингера из Кассельского университета и профессора д-ра Эрика Лутца из FAU применила этот принцип к одному электрически заряженному кальцию. атом. Частица удерживается в воздухе металлическими стержнями длиной всего несколько миллиметров. Сигнал электрического шума заставляет атом сильно колебаться, заставляя его нагреваться.Затем он снова охлаждается, замедляя его движение с помощью лазерного луча. Нагрев и охлаждение атома заставляют его колебаться — движение, сравнимое с возвратно-поступательным движением поршней в обычном двигателе. Каждый цикл нагрева и охлаждения увеличивает радиус колебаний атома, заставляя его накапливать энергию.
Физики провели множество серий измерений, которые позволили им точно описать термодинамическое поведение двигателя. Одноатомный двигатель имеет мощность 10 -22 Вт и КПД 0.3 процента. «Мы могли бы также рассмотреть возможность обращения вспять цикла в одноатомном двигателе, превратив его в одноатомный холодильник», — говорит профессор доктор Эрик Лутц. «Это было бы полезным достижением для технологий, которые все больше и больше сосредотачиваются на миниатюризации».
Разработка наномоторов особенно важна для фундаментальных исследований, поскольку она позволяет исследователям больше узнать о термодинамике отдельных частиц — ключевой области текущих исследований. В будущем команда планирует еще больше снизить рабочую температуру и исследовать квантовые термодинамические эффекты.Теоретическая работа предполагает, что мощность теплового двигателя можно увеличить, подключив его к квантовой ванне. Это лишь одна из многих возможных областей, которые можно исследовать за пределами традиционной термодинамики, что может привести к новым подходам к созданию новых типов двигателей.
Проект является частью проекта «Одноионный тепловой двигатель», финансируемого за счет исследовательского гранта Немецкого исследовательского фонда и получившего дополнительное финансирование от фонда Volkswagen.
DOI: 10.1126 / science.aad6320
Дополнительная информация:
Проф. Д-р Эрик Лутц
Телефон: +49 9131 8528459
[email protected]
Самый маленький в мире двигатель, сделанный из крошечных заряженных золотых частиц
Прототип устройства сделан из крошечных заряженных частиц золота, связанных вместе термочувствительными полимерами в форме геля.
Лондон: Ученые разработали самый крошечный двигатель в мире — размером всего несколько миллиардных метра — который питается от света и может помочь в разработке наномашин, которые могут перемещаться в воде, ощущать окружающую среду вокруг себя или даже проникать в живые клетки для борьбы с болезнями. .Прототип устройства сделан из крошечных заряженных частиц золота, связанных вместе термочувствительными полимерами в виде геля.
Когда «нанодвигатель» нагревается до определенной температуры с помощью лазера, он накапливает большое количество упругой энергии за доли секунды, поскольку полимерные покрытия вытесняют всю воду из геля и разрушаются.
Это заставляет наночастицы золота связываться вместе в плотные кластеры.
Когда устройство охлаждается, полимеры впитывают воду и расширяются, а наночастицы золота сильно и быстро раздвигаются, как пружина.
«Это похоже на взрыв. Сотни золотых шаров разлетаются на части за миллионную долю секунды, когда молекулы воды раздувают полимеры вокруг них», — сказал Тао Дин из Кембриджского университета в Великобритании.
«Мы знаем, что свет может нагревать воду для привода паровых двигателей. Но теперь мы можем использовать свет для приведения в действие поршневого двигателя в наномасштабе», — сказал Венцислав Валев, ныне работающий в Университете Бата.
Нано-машины долгое время были мечтой как ученых, так и общественности, но поскольку способы заставить их двигаться еще не разработаны, они остались в сфере научной фантастики.
По словам исследователей, новый метод прост, может быть чрезвычайно быстрым и требовать больших усилий.
Силы, создаваемые этими крошечными устройствами, на несколько порядков больше, чем у любого другого ранее произведенного устройства, с силой на единицу веса почти в сто раз лучше, чем у любого двигателя или мускула.По словам исследователей, устройства также биосовместимы, экономичны в производстве, быстро реагируют и энергоэффективны.
Джереми Баумберг из Кембриджского университета, который руководил исследованием, назвал устройства «ANT», или активирующие нанопреобразователи.