Революционные изобретения, сделанные в 2023 году в Швейцарии

Благодаря беспроводным имплантатам и технологии, восстанавливающей связь между головным и спинным мозгом, пациенты, парализованные после травмы спинного мозга, снова получат возможность ходить, стоять и даже подниматься по лестнице. Jean-christophe Bott/Keystone

Технология, позволяющая парализованному человеку снова ходить, куриные перья в качестве инструмента выработки электричества и лазер, способный отражать молнии: таковы только некоторые швейцарские инновации 2023 года, способные изменить нашу жизнь в ближайшие годы.

В Швейцарии есть не только живописные горы и шоколадки. Швейцария — это передовой в глобальном зачете центр инноваций и фундаментальных научных исследований, швейцарские Университеты, НИИ, высшие школы прикладных наук и прочие вузы являются одними из лучших в мире. Однако сделать изобретение — это полдела.

Вторые полдела — это превратить изобретение в востребованный на рынке продукт. В Швейцарии создана уникальная «экосреда», которая возникла на пересечении политики (местные власти), экономики (бизнес), фундаментальных исследований, образовательных структур и компаний-стартапов.

В их распоряжении находятся компании венчурного (рискового) капитала и стартап-инкубаторы. В итоге изобретения всегда находят путь на рынок, с другой стороны, компании прислушиваются к рынку и изобретают то, что нужно людям, а не для украшения отчетов. В 2021 году в НИОКР в стране было инвестировано 3,3% годового валового внутреннего продукта. Представляем восемь передовых разработок и инноваций из Швейцарии, которые привлекли наше внимание в 2023 году.

Новые материалы для заживления ран желудочно-кишечного тракта

Глубокие раны желудочно-кишечного тракта могут быть опасны для жизни. На рынке существуют специальные пластыри, которыми можно заклеивать раны и скреплять поврежденные ткани. Но все они слишком быстро растворяются агрессивной кислотной среде. И вот ученые из Швейцарии и Чехии разработали новый пластырь на основе специальных полимеров, которые как бы сшиваются с тканями и запечатывают рану.

Таким образом, пластырь предотвращает воздействие на рану кислот и бактерий из пищеварительного тракта, итогом которого могут быть воспалительные процессы или даже сепсис. Пластырь оснащен датчиками, которые могут заранее «предупреждать» о поступлении в ЖКТ пищеварительных соков.

Ученые из Швейцарии и Чехии разработали новый пластырь на основе специальных полимеров, которые как бы сшиваются с тканями ЖКТ и запечатывают раны. Empa

Швейцарские ученые разработали огнестойкий дрон

Ученые из Швейцарии и Великобритании разработали термостойкий беспилотник, помогающий пожарным и спасателям оценивать ситуацию в очаге возгорания с очень близкого расстояния. Ранее это было невозможно из-за того, что сам БПЛА воспламенялся и прекращал работу. Напомним, что настоящее время дроны уже активно используются для тушения пожаров, для аэрофотосъемки, подъема пожарных шлангов на небоскребы или сброса огнетушащих веществ в отдаленные районы с целью предотвращения распространения лесных пожаров.

Но до сих пор работать они могли только на безопасной дистанции от огня, ведь внутри горящего здания температура может достигать 1000 градусов Цельсия. Чтобы иметь возможность подбираться к очагам возгорания как можно ближе ученые Швейцарской Федеральной лаборатории материаловедения и сертификация технологий (Empa) и Имперского колледжа Лондона разработали термостойкий беспилотник FireDrone. «Экстремально высокая тепловая энергия, выделяемая пожаром, слишком велика для обычных дронов: рама летательного аппарата плавится, электроника отказывает», — говорит Давид Хозерманн из Лаборатории устойчивой робототехники при Empa. Подробнее далее по ссылке. 

В Швейцарии поставили на ноги парализованного пациента

Благодаря беспроводным имплантатам и технологии, восстанавливающей связь между головным и спинным мозгом, пациент по имени Герт-Ян (40 лет), нижняя часть тела которого была полностью парализована после травмы спинного мозга, снова получил возможность ходить, стоять и даже подниматься по лестнице. Об этом сообщила группа ученых, работающих в Лозаннском политехе EPFL.

Герт-Ян получил травму спинного мозга в результате падения с велосипеда. «До начала нашей терапии Герт-Ян не мог сделать ни шагу в результате нарушения связи между мозгом и областью спинного мозга, контролирующей движение ног», — объясняет Жослин Блох (Jocelyne Bloch) из Университетской клиники кантона Во (CHUV). Стремясь восстановить эту связь ученые из Швейцарии разработали своего рода «цифровой мост» — интерфейс «мозг-компьютер» (BCI), которая преобразует мысли, точнее, соответствующие электронные импульсы, в физические действия.

Солнечный реактор из Швейцарии будет производить «зелёный водород»

Уникальный солнечный реактор, разработанный в Швейцарии, обещает помочь решить две основные проблемы, стоящие на пути массовой и рентабельной выработки «зелёного водорода»: он может снизить стоимость этого возможного «топлива будущего» и качественно сократить протяженность путей его транспортировки. Первая пилотая энергоустановка на основе швейцарской инновационной технологии будет запущена в Конфедерации уже в феврале 2024 года.

Сооружение, напоминающее параболическую спутниковую антенну, установлено на территории кампуса Швейцарского федерального технологического института в Лозанне (EPFL). Будучи семи метров в диаметре, оно напоминает что-то вроде радиотелескопа. Однако его задача состоит не в поиске «жизни на Марсе», а в преобразовании солнечного света и воды в водород. «Это первый действующий прототип такого рода», — говорит София Хауссенер (Sophia Haussener), руководительница Лаборатории возобновляемых источников энергии при EPFL (Laboratory of Renewable Energy Science and Engineering). Подробности далее по ссылке. 

В Швейцарии протестировали лазер как способ защиты от молний

В Швейцарии ученые протестировали высокочастотный лазер в качестве инструмента противодействия ударам молний. Пробное применение этой технологии прошло на вершине горы Сэнтис (Säntis) в Аппенцелльских Альпах на северо-востоке Швейцарии. По словам ученых, «лазерный молниеотвод» способен эффективно защищать от ударов молний критически важную инфраструктуру, включая аэропорты и ветряные электростанции. Ежегодно молнии наносят в Швейцарии ущерб на миллионы долларов, не обходится и без человеческих жертв. С целью проведения данного эксперимента ученые доставили специальное оборудование на вершину горы Сэнтис на высоту в 2 500 метров с помощью вертолета.

Предполагалось испытать, как лазером можно было бы защитить от удара молний 124-метровую опору ЛЭП, принадлежащую телекоммуникационной госкомпании Swisscom. Эксперименты проводили в течение двух месяцев в 2021 году, молнии за это время ударяли в опору четыре раза, система срабатывала каждый раз и показала свою высокую эффективность. Опыты фиксировались, кроме всего прочего, высокоскоростными фото- и видеокамерами. «Мы впервые продемонстрировали, что лазер, ионизируя воздух, может быть использован в качестве проводника, меняющего траекторию удара естественной молнии».

Сетка со специальным покрытием абсорбирует и очищает воду из тумана

«Туманоуловители» на основе мелкоячеистых сеток уже используются в таких засушливых странах, как Перу, Боливия, Чили, Марокко и Оман. Они помогают собирать мелкие капели туманных взвесей, давая по несколько сотен литров воды в день. Правда вода эта содержит вредные вещества, в неочищенном состоянии эту воду использовать для питья или приготовления пищи нельзя. Ученые из Швейцарии разработали металлическую сетку со специальным покрытием, которая может не только абсорбировать воду из тумана, но и одновременно очищать ее.

Эта сетка покрыта специальным слоем на основе особых полимеров и диоксида титана. Этот слой действует в качестве химического катализатора, расщепляющего молекулы органических загрязнителей. Данная технология практически не требует никакого особого технического обслуживания. Для регенерации катализатора не нужно и никакого постоянного источника энергии — достаточно облучать его каждый день небольшой дозой ультрафиолета.

Куриные перья для производства электроэнергии

Каждый год в мире сжигается около 40 млн тонн куриных перьев. При этом не только выделяется большое количество углекислого газа, но еще и образуются токсичные газы, такие как диоксид серы. Можно ли эти перья использовать с какой-то пользой? Можно. Ученые из Цюрихской высшей технической школы (ETHZ) и Наньянского технологического университета (Nanyang Technological University) в Сингапуре создали технологию извлечения из перьев белка кератина и превращения его в сверхтонкие волокна — так называемые амилоидные фибриллы, которые можно использовать для изготовления мембран топливных элементов.

Каждый год в мире сжигается около 40 млн тонн куриных перьев. Можно ли эти перья использовать с какой-то пользой? Можно. ETH Zurich

Топливный элемент (fuel cell) — это особое электрохимическое устройство, непосредственно преобразующее химическую энергию топлива в электрическую энергию. Центральным элементом каждого топливного элемента является специальная полупроницаемая мембрана. Она пропускает протоны, но блокирует электроны, которые проходят по внешней электроцепи от отрицательно заряженного анода к положительно заряженному катоду. Возникает электрический ток. В обычных топливных элементах эти мембраны обычно производятся с использованием высокотоксичных химикатов, которые стоят дорого и не разлагаются в окружающей среде. Мембрана же из куриных перьев состоит в основном из биологического кератина, который является экологически чистым веществом, кроме того, он доступен в больших количествах.

Высокотехнологичная трость для слепых и слабовидящих людей

Три студента ETHZ разработали «умную» трость, которая помогает слепым и слабовидящим людям безопасно ориентироваться в окружающем пространстве. Размещенные в трости камера и датчики обеспечивают владельцу трости тактильную обратную связь с миром. Трость как бы сканирует пространство и указывает при помощи вибрации, в каком направлении следует идти, чтобы избежать столкновения с препятствием. Степень интенсивности вибрационных сигналов показывает, стоит ли человек, например, перед дверью, пешеходным переходом или перед лестницей.

Три студента ETHZ разработали «умную» трость, которая помогает слепым и слабовидящим людям безопасно ориентироваться в окружающем пространстве. ETH Zurich

«С обычной тростью Вам приходится ощупывать препятствия и медленно продвигаться вперед. С нашей тростью пользователи получают способность преодолевать препятствия естественным образом», — говорит Арвид Голльвитцер (Arvid Gollwitzer), один из студентов-изобретателей.

Перевод и редактирование, корректура, выверка фактов и стилистическая правка и адаптация русскоязычного оригинала статьи: русскоязычная редакция SWI Swissinfo.