От «твёрдой воды» до «электронного носа»: 13 самых интересных изобретений воронежских учёных

Большой резонанс в СМИ на прошлой неделе вызвало изобретение учёных химфака ВГУ под названием «твёрдая вода». Созданием препарата занимались специалисты двух кафедр под руководством профессоров Владимира Селеменева (кафедра аналитической химии) и Виктора Семёнова (кафедра общей и неорганической химии).

Сам препарат по своей консистенции похож на сахарный песок. Один килограмм такого «песка» способен поглотить 500 литров воды, при этом гранулы увеличиваются примерно в 100 раз! Этим сорбентом можно «засеивать» поля. Гранулы будут задерживать в себе воду и постепенно отдавать её корням растений. Одного полива или одного хорошего дождя может хватить на весь вегетационный период. «Твёрдая вода» может стать незаменимым средством при выращивании сельскохозяйственных культур в засушливых районах.

В связи с недавним открытием учёных химфака, мы решили вспомнить самые любопытные, на наш взгляд, изобретения и разработки воронежских учёных за последние 10 лет.

Электронный нос

Это удивительное устройство разработала группа учёных кафедры аналитической химии Воронежской технологической академии (ныне — ВГУИТ) под руководством профессора Якова Коренмана (ныне — покойного). Разработки носа-робота шли с начала 1990-х, а первый стендовый образец был представлен общественности в 2002 году. Об окончательной доработке и готовности прибор к серийному производству стало известно в 2008 году.

«Электронный нос» представляет собой набор датчиков, способных распознавать различные запахи. Полезность такого прибора сложно переоценить. К примеру, он легко может распознавать наличие химических добавок в натуральных продуктах и применяться для контроля за качеством пищевой продукции. Также подобное устройство можно использовать при поиске наркотиков и взрывчатых веществ.

Машина для тушения лесных пожаров землёй

Машину, способную бороться с лесными пожарами при помощи земли, разработали молодые учёные из Воронежской лесотехнической академии.

— Идея создания машины, способной захватывать и разбрасывать землю, пришла нам после лесных пожаров 2010 года, — рассказал один из разработчиков машины, преподаватель ВГЛТА Сергей Малюков. — Тогда с водой были проблемы на многих участках горящего леса. Мы поняли, что таким способом будет можно быстро тушить низовые пожары ещё на стадии их возникновения.

Принцип работы агрегата — направленно и под давлением распылять землю в направлении огня, дальность может достигать 40 метров. Параллельно машина создаёт противопожарные полосы, препятствующие распространению огня. Первым предприятием, заключившим договор на изготовление 50 единиц такой техники, стал Майкопский машиностроительный завод.

Экокартон

Одним из лауреатов премии правительства Воронежской области за научно-технические разработки в 2014 году стал проект аспирантки кафедры машин и аппаратов пищевых производств ВГУИТ Марины Жигулиной. Она разработала технологию, способную превращать пищевые отходы в экологически чистую упаковку — экокартон, который разлагается в воде и превращается в удобрения. На изготовление упаковки по задумке автора проекта пойдут отходы пивоваренных, маслоэкстракционных предприятий и сахзаводов Воронежской области. По словам Марины Жигулиной, уже нашлись учреждения, готовые сдавать отходы на утилизацию, и компании, желающие купить эко-картон.

«Зефирный» хлеб

«Зефирный», или сбивной хлеб — разработка коллектива учёных-технологов Воронежского университета инженерных технологий. На вид это обычный круглый хлеб, похожий на пирог. Назван он так потому, что сделан по той же технологии, что и зефир. Процесс длительного брожения теста ученые заменили на процесс взбивания в тестомесительной машине при комнатной температуре.

Создатель сбивного хлеба — доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Технология хлебопекарного, макаронного, кондитерского и зерноперерабатывающего производств» Газибег Магомедов.

У «зефирного» хлеба сразу несколько преимуществ. Во-первых, он полезнее дрожжевого; во-вторых, его производство дешевле; в-третьих, он быстр в приготовлении (если обычный хлеб изготавливается от 2,5 до 7,5 часа, то сбивной — всего за 15 - 45 минут). Сбивной хлеб с этого года производится во ВГУИТ и на хлебозаводе № 7.

«Вечный» нанофильтр для воды

Бытовой фильтр для воды, аналогов которому по долговечности нет в мире, сконструировали в 2012 году в Воронежском государственном аграрном университете. В основу фильтра положены нанотехнологии. По словам руководителя проекта, заведующего лабораторией химии факультета технологии и товароведения Ивана Горелова, синтез фильтрующего материала производится из наночастиц диоксида кремния, углерода и серебра.

Фильтр очищает воду от техногенных примесей — соединений железа, нефтепродуктов, а также ионов тяжёлых металлов (свинца, ртути, цинка, кадмия, меди). Природный минеральный состав воды остаётся без изменений.

Самое главное — фильтр не требует замены. По задумке разработчиков, периодически нужно лишь относить фильтр в сервисный центр для восстановления фильтрующих свойств (путём нанесения новой порции наночастиц).

К нано-фильтрам уже проявили интерес заказчики из Европы и Азии. Промышленную линию по их производству на базе ВГАУ ввели в эксплуатацию в 2013 году.

Технология высушивания продуктов в питательный порошок

Усовершенствованную систему для консервирования продуктов разработал аспирант кафедры «Машины и аппараты пищевых производств» ВГУИТ Артём Шахов. Его проект называется «Установка для вакуум-сублимационной сушки термолабильных продуктов, работающая по принципу теплового насоса». 

С помощью этого агрегата можно превращать некоторые продукты (например, фрукты или ягоды) в питательный порошок, сохранив их полезные свойства. Так можно делать непортящиеся продукты от детского питания до пищи для космонавтов. По словам Артёма, его установка может высушить продукт за 6 часов, в то время как аналогичные устройства справляются с этой задачей за 18 часов. Технологию воронежского учёного уже купили производители из Карелии для сушки ягод.

Устройство, позволяющее управлять предметами при помощи глаз

Вы заходите в комнату и включаете свет, только посмотрев на лампочку. Затем движением взгляда придвигаете к себе кресло на колёсиках и, удобно устроившись, начинаете листать взглядом каналы на телевизоре. Как вам такая картина? Фантастика, правда? А, между тем, группа молодых учёных факультета компьютерных наук ВГУ в 2015 году сделали большой шаг к осуществлению этой фантастики. Они создали систему, позволяющую управлять внешними устройствами на основе мониторинга движения глаз пользователя.

Это достаточно дешёвое и простое устройство для обнаружения зрачка, а также программное обеспечение, позволяющие определить направление взгляда на основе данных, получаемых от веб-камеры. Для определения направления взгляда используются одна камера, которая направлена на область глаза человека. Эта камера закреплена на держателе сверху и не мешает обзору пользователя. Комплекс работает следующим образом: после получения изображения зрачка программа определяет координаты положения зрачка и интерпретирует их в команду или группу команд для внешнего устройства.

По мнению разработчиков, больше всего эта система может быть полезна для людей с ограниченными физическими возможностями (к примеру, для парализованных), которые смогут работать с компьютером только при помощи глаз. В отличие от аналогов, разработка учёных ВГУ крайне проста в производстве и управлении, а также более доступна по цене.

Новые подходы к лечению рака

Огромный шаг к разработке универсального лекарства от рака сделала группа исследователей ВГУ с кафедр оптики и спектроскопии физфака, аналитической химии химфака и цитологии и биоинженерии биолого-почвенного факультета. Они разработали уникальную технологию создания низкотоксичных гибридных наноформ для фотодинамической терапии рака. Работа над этой разработкой велась с 2011 по 2014 годы.

На методики создания лекарств от рака на основе нанотехнологий в современном научном мире возлагаются большие надежды. Облучение и химиотерапия приводят к огромным нагрузкам на организм человека, а нанопрепараты позволяют уменьшать побочное действе лекарств и одновременно усиливают их воздействие на опухолевые клетки. Достижение воронежских ученых состоит в том, что они нашли способ применения наночастиц при применении фотонной терапии (один из видов лучевой терапии).

Протез, позволяющий ощущать предметы

Проект протеза, который позволит его обладателю ощущать предметы и их температуру, разработал студент кафедры цифровых технологий факультета компьютерных наук ВГУ Константин Фисенко под руководством заведующего лабораторией информационных технологий в медицине, доцента Ярослава Туровского. Подход к созданию так называемых миоэлектрических протезов не нов и был реализован в СССР ещё в 60-70-е годы в виде вибрирующих устройств на культе пациента. Однако развитие электроники и высоких технологий позволило увеличить точность передачи данных с протеза на кожу пользователя. Существующие сейчас миоэлектрические протезы очень дорогие. Проект разработчиков ВГУ отличается дешевизной и большим функционалом.

«Говорящие» перчатки для глухонемых

Выпускник радиотехнического факультета воронежского политеха (ВГТУ) Игорь Семенихин в 2013 году представил разработку «Программно-аппаратный комплекс распознавания жестов глухонемых и слабослышащих людей и дальнейшее преобразование этих жестов в звуки». Устройство представляет собой перчатку с датчиками, которые распознают жесты и передают их на смартфон или планшет, где установлена специальная программа, преобразующая эти сигналы в звуки. Справедливости ради, стоит отметить, что «говорящие» перчатки для глухонемых — вещь не уникальная. Так, в 2002 году аналогичную разработку под названием GRASP представил доктор австралийского университета Нового Южного Уэльса Мохаммед Валид Кадус. А проект перчаток для глухонемых от донецких студентов под названием EnableTalk попал в шорт-лист американского журнала Time, как одно из лучших изобретений 2012 года.

Компьютерная система, распознающая эмоции человека

Этим летом в ВГУ представили систему, расширяющую возможности коммуникации человека и компьютера. В лаборатории медицинской кибернетики факультета компьютерных наук провели успешное подключение первой очереди системы Emonet, которая способна распознавать человеческие эмоции. Система на основе анализа сердечного ритма пользователя оценивает параметры его функционального напряжения, в том числе и силу эмоций. Полученные данные в виде цифр, графиков и цвета могут сообщать другим пользователям социальных сетей или компьютерных игр об эмоциональных реакциях пользователя на те или иные события.

Видео-пример работы системы

 

Ранозаживляющий гель

Студент 5 курса кафедры фармтехнологии и фармакологии фармацевтического факультета ВГУ Павел Федосов в 2014 году представил общественности уникальную разработку — ранозаживляющий гель из панциря ракообразных. Препарат предотвращает инфицирование раны, ускоряет процесс регенерации кожи, затягивая повреждения без образования на коже рубцов. Этой разработкой Павел занимался с первого курса под руководством доктора Алексея Сливкина, доктора Владимира Николаевского и кандидата наук Светланы Провоторовой. Главное преимущество препарата перед аналогами — дешевизна. Благодаря своей разработке Павел Федосов стал победителем Конкурса инновационных проектов ВГУ–2014. По итогам конкурса Павел получил денежный приз в размере 50 тысяч рублей, а также поддержку профессионалов в реализации данного научного проекта и помощь в оформлении патента. Разработкой молодого учёного уже заинтересовались коммерческие организации, которые готовы поддержать и оказать помощь в её воплощении на практике.