Центр научных разработок GE Global Research: технологии будущего

Когда в 1900 году открылся первый исследовательский центр GE, в нем работали всего три человека. Помещение находилось в амбаре за домом главного инженера в г. Скенектади, штат Нью-Йорк, США.
Годом позже амбар сгорел.

Тогда исследовательский центр переехал в более «безопасное» место и стал движущей силой процесса разработки инноваций GE, объединяя тысячи патентов и привлекая к работе нобелевских лауреатов. В настоящее время лаборатория в штате Нью-Йорк, является частью глобальной исследовательской сети GE, объединяющей около 3 000 научных сотрудников от Нью-Йорка до Бразилии, Китая, Индии и Германии. Вот лишь несколько из проектов центра научных разработок GE, которые могут кардинальным образом изменить облик будущего.



Сверхчувствительные термохимические датчики системы формирования изображений

Радислав Потырайло, старший научный сотрудник центра GE Global Research, и его коллеги взяли на вооружение достижения нанотехнологии, науки о микромире, и фотоники, науки о свете, для воссоздания свойств шероховатых древовидных чешуек с крыльев бабочек-морфид (см. изображение выше). Ученые собираются внедрить результаты этих исследований в разработку быстросрабатывающих и сверхчувствительных термохимических датчиков системы формирования изображений, которые могут применяться в приборах ночного видения, высокочувствительных камерах наблюдения, а также переносных и карманных медицинских диагностических приборах.



Автомобильные проточные аккумуляторные батареи

Григорий Соловейчик, коллега Радислава Потырайло, работает над проектом проточных аккумуляторных батарей, которые смогут выдавать десятки киловатт-часов. Помимо использования в автомобилях, проточные батареи могут применяться в качестве резервного источника питания в ветровых электростанциях и электростанциях, работающих на других возобновляемых источниках энергии, обеспечивать электроэнергией целые кварталы и запитывать электрическую сеть. «Такие батареи будут сохранять преобразованную с помощью ветра электроэнергию, чтобы генерирующие компании могли использовать ее при необходимости», — отмечает Соловейчик.



Прямая запись/3D нанесение

Инженер Джеймс Янг и его коллеги работают над технологией прямой записи, также известной как 3D нанесение. «Большие данные» являются ядром промышленного интернета, и прямая запись позволит инженерам-конструкторам оборудования использовать специальные «чернила» для печати миниатюрных датчиков сбора данных напрямую внутри реактивных двигателей, газовых турбин и других труднодоступных местах. «Мы можем применять их в печати датчиков на 3D поверхностях, — заявляет Янг. — Однажды эта технология будет применяться в самых разных отраслях».



Твердооксидные топливные элементы

Неподалеку от Скенектади GE построила новый опытно-производственный объект для разработки технологии твердооксидных топливных элементов. Принцип работы таких топливных элементов схож с работой аккумуляторных батарей, в которых простая химическая реакция используется для высвобождения энергии из молекул водорода, в избытке содержащихся в природном газе и кислороде. Эффективность выработки электроэнергии при помощи новой системы может достигать 65 процентов — высшей отметки, к которой стремятся современные энергосберегающие технологии. Ее общая производительность может быть увеличена до 95 процентов при настройке системы на улавливание избыточного тепла, излучаемого в процессе. «Высокие издержки, связанные с внедрением данной технологии, долгое время являлись препятствием для множества энтузиастов, — заявляет Джоанна Вэллингтон, руководитель направления передовых технологий центра GE Global Research и глава подразделения топливных элементов GE. — Мы сумели обеспечить работу системы с малыми издержками. Без сомнения, это поворотная точка развития».



Анализ пота

Выделения потовых желез — кладезь ценной информации о состоянии организма человека. В настоящее время научные сотрудники нескольких лабораторий пытаются расшифровать пот при помощи нанотехнологий и разработать гибкие, похожие на лейкопластырь датчики, обладающие чувствительностью, достаточной для обнаружения одной капли с биомолекулами пота в 2,5 миллионах галлонов воды (этого количества достаточно для наполнения 50 000 ванн). Военно-воздушные силы заинтересованы в применении датчиков для анализа состояния пилотов в целях получения более точной информации и повышения работоспособности. Но у данной технологии может быть немало сфер применения и на гражданском поприще. «Физическая и умственная усталость является критически важным фактором в работе авиадиспетчеров, пожарных, операторов тяжелой техники и многих других специалистов», — отмечает Скотт Миллер, руководитель лаборатории наноструктур и поверхностей центра GE Global Research.



Универсальный счетчик калорий

Мэтт Уэбстер, коллега Миллера, занят работой над универсальным счетчиком калорий, предоставляющим информацию об энергетической ценности различных продуктов питания. В настоящий момент сотрудники GE совместно с факультетом электротехники и вычислительных машин Бэйлорского университета тестируют систему на смесях масла, воды и сахара. Ученые надеются, что вскоре прототип устройства станет достаточно простым для использования и появится в каждом доме. Команда проекта планирует разработать приложение для смартфонов или тренировочный электронный браслет для управления устройством.



Исследование связей в мозге

GE также занимается разработкой оборудования, которое позволит более подробно изучить человеческий мозг. Внимание группы специалистов обращено на графическое представление движения молекул воды  в мозге, которое позволит лучше понять схему связей в этом органе, а также их состояние и функции. Данное исследование делает возможным применение медицинских сканеров для изучения различных заболеваний: от инсульта до болезни Альцгеймера и клинической депрессии.



Светодиодное освещение для высокотехнологичного растениеводства

Разработанные инженерами GE Lighting светодиодные лампы для выращивания различных культур в помещении позволят в скором времени совершить переворот в сельском хозяйстве. Ферма со светодиодным освещением уже функционирует в Японии.

Микроэлектромеханические системы (MEMS) 

Научные сотрудники лабораторий GE разработали сверхмалые электрические переключатели размером тоньше человеческого волоса, которые могут передавать киловатты электроэнергии. Такие системы называются микроэлектромеханическими или MEMS. Микроэлектромеханические системы помогут уменьшить объем избыточного тепла и энергопотребления медицинских приборов, авиационных систем и прочего промышленного оборудования. Исследователи также работают над сверхмалыми компонентами смартфонов и планшетов, использующих стандарт оконечного оборудования линии связи нового поколения, иначе называемый как «полноценный 4G» стандарт. Скорость передачи данных для нового стандарта составляет 3 гигабита в секунду, что в 10 раз быстрее, чем в существующих сетях 4G.



Гражданские беспилотные летательные аппараты

Не так давно GE Ventures инвестировала в Airware, научно-техническую компанию, разрабатывающую комплексы аппаратного и программного обеспечения, а также услуги распределенной сети с ретрансляцией/коммутацией пакетов для электронного оборудования гражданских беспилотных летательных аппаратов. Данная технология уже применяется в беспилотных летательных аппаратах в рамках борьбы с браконьерами в заповеднике для белых носорогов в Кении. «Наша цель — предельно упростить создание беспилотных летательных аппаратов для наших клиентов, а также обеспечить безопасность и надежность в управлении, — сообщает Джонатан Дауни, основатель и генеральный директор Airware. — Именно этого требуют как отрасль, так и регулирующие ее органы».



Магнитный материал для охлаждения и заморозки продуктов 

Научные сотрудники GE провели эксперимент по использованию специального магнитного материала для создания температурных условий, достаточных для заморозки воды (и охлаждения пива). По расчетам ученых, принципиально новая система будет на 20 процентов эффективнее существующей технологии охлаждения и поступит в продажу уже к концу десятилетия.

Система основана на применении водяного раствора, проходящего через ряд магнитов для отвода тепла (вместо использования хлорфторуглеродного хладагента и компрессора). Такая технология значительно безопаснее для окружающей среды и облегчает процесс утилизации старых холодильников. «Это большой шаг вперед, — считает Венкат Венкатакришнан, руководитель группы исследователей. — Мы находимся на пороге революции в области холодильного оборудования».

Статья подготовлена командой GE Reports