Лазеры, умный свет и технологии для космоса — что белорусские ученые предлагают экономике
Медицина и ЖКХ, сельское хозяйство и космическая отрасль — разработки белорусских ученых находят применение в различных сферах. Сегодня Национальная академия наук — научно-производственная корпорация, которая тесно сотрудничает с различными ведомствами и предприятиями. На базе организаций НАН функционирует более 150 производств различного масштаба: лаборатории, опытно-промышленные участки и полноценные заводы. Ежегодно по разработкам ученых внедряют более 250 новшеств. Представители НАН рассказали о перспективных проектах, которые принесут пользу белорусской экономике.
Умный свет
Светодиоды часто ассоциируются только с энергосберегающим освещением. Но эти сложные системы могут находить применение в самых разных отраслях. Директор Центра светодиодных и оптоэлектронных технологий НАН Юрий Трофимов отметил, что объем производства светодиодов в мире — около $15 млрд в год. «Они помогают решать различные задачи. Например, надо освещать растения искусственным светом. А ведь некоторые предпочитают расти в тени, некоторые любят солнце, некоторые предпочитают высокогорье, где больше ультрафиолетового спектра», — сказал он.
Белорусские ученые разработали технологию, которая позволяет создавать светодиоды с заданными спектральными характеристиками излучения (умный свет), в том числе так называемые солнцеподобные. В основе технологии лежат собственные ноу-хау в области люминофоров. Технология отличается новизной, простотой, низкой себестоимостью и высокой эффективностью. Она успешно применяется при производстве тепличных облучателей как промышленного, так и домашнего использования, при решении других задач. «Как-то ботаники приходят к нам и говорят: «Сделайте искусственное солнце, нам надо выращивать розы». Хочу сказать, что 40% успеха зависит от правильного спектра. Мы начали создавать светильники и увеличили количество бутонов, длину стебля, перевели цветы в другую ценовую категорию. Учитывая, какой спектр лучше поглощается растениями, можно получить максимальный результат», — отметил Юрий Трофимов.
Освещение оказывает большое влияние и на самочувствие человека. «Утром холодный спектр заряжает энергией, а засыпать надо при теплом свете. Причем спектральные диапазоны зависят и от генов. Арабы, которые живут в жарком климате, любят холодный свет, а скандинавы — теплый. Кстати, мы делали освещение для салонов самолетов: от него тоже зависит, как будут чувствовать себя пассажиры на протяжении полета», — обратил внимание директор центра.
Технологии для космоса
Институт физики НАН разрабатывает лазеры различного назначения. «Сейчас мы работаем над отечественными лазерными системами для обработки материалов, 3D-печати. Еще одна интересная разработка — лазерно-плазменный двигатель для коррекции орбиты малых спутников. Мы сможем создавать импульсы, которые позволят проводить даже минимальные корректировки, настраиваться на определенную точку. Такая система потребляет мало энергии, ее вес может составлять несколько десятков граммов. Данное направление развивается по программе Союзного государства, выполнение которой заканчивается в этом году. Затем разработка будет проходить испытания», — сказал директор Института физики имени Б.И. Степанова НАН Максим Богданович.
Институт порошковой металлургии НАН разработал облегченную подложку зеркала сборной конструкции из карбидокремниевой керамики со стеклопокрытием. Она предназначена для применения в космосе. Как отмечают ученые, к оптическим зеркалам космических телескопов предъявляются жесткие требования и по характеристикам, и по условиям эксплуатации. Свойства карбидокремниевой керамики позволяют проектировать зеркала с большой степенью облегчения, обладающие при этом высокой размерной стабильностью и низким коэффициентом термодеформаций. Отработана технология, которая позволяет получать крупногабаритные подложки из отдельных элементов методом пайки, а также технология нанесения стеклопокрытия на сборную подложку для придания зеркалу необходимых оптических свойств.
Медицина
Национальная академия наук работает с Минздравом не только в области создания новых фармацевтических препаратов, разработки генетических технологий, использования стволовых клеток, но и в сфере построения электронного здравоохранения. Именно НАН — разработчик электронного рецепта, единой компьютеризированной системы медперсонала.
В этом году в центре внимания оказалась пандемия COVID-19. Во всем мире множество специалистов подключилось к поискам методов борьбы с распространением коронавируса, способов оказания помощи больным. Не могли остаться в стороне и белорусские ученые. Создана республиканская межведомственная рабочая группа по преодолению COVID-19. Она рассматривает не только проблему создания лекарственного средства против COVID-19, но и другие вопросы борьбы с этим заболеванием. Белорусские биоинформатики с помощью суперкомпьютеров нашли определенные структуры, способные стать прообразом препарата, который мог бы блокировать определенные белки коронавируса, его рецепторные поверхности. Решаются вопросы финансирования дальнейших исследований.
Особая необходимость во время пандемии возникла в системах защиты, фильтрующих материалах. «Одна из наших разработок — ткань, металлизированная ионами серебра и меди. Из нее можно изготовить не только маски, но и халаты для защиты медиков. Разработана и система воздействия на кровь с помощью оптического света, чтобы бороться с микробными, бактериальными и вирусными воздействиями на организм. Мы ее опробовали на других типах заболеваний, но считаем, что она может быть эффективна и против COVID-19», — сказал первый заместитель председателя Президиума НАН Сергей Чижик.
В Беларуси создана группа ученых для разработки вакцины от COVID-19. «Институт физиологии сегодня является головной организацией. В НАН этой проблемой занимаются также Институт экспериментальной ветеринарии им. С.Н. Вышелесского, Институт биофизики и клеточной инженерии, Институт генетики и цитологии. Активно подключились БГУ и РНПЦ эпидемиологии и микробиологии. Основная задача — создать серьезную школу, чтобы, если в будущем придется снова столкнуться с подобной проблемой, у нас были готовые специалисты для разработки вакцин в сжатые сроки», — подчеркнула ученый секретарь Института физиологии НАН Маргарита Досина.
Белорусские ученые также разработали систему подогрева газов для очищения дыхательных путей от COVID-19. «К этой системе подключается газовый баллон, наполненный кислородно-гелиевой смесью, которая подогревается до 70 градусов, и с помощью маски подается пациенту, чтобы он определенное время подышал ею. Гелий — уникальный газ, обладающий текучестью, он проникает достаточно глубоко. Вдыхая этот газ, пациент убивает коронавирус в своих дыхательных путях. Этот метод профилактики будет полезен врачам, которые выходят из повышенной зоны риска. Система пригодится и пациентам, которые только-только заболели в легкой форме. Пока что это экспериментальный образец, сейчас проводим исследования для его оптимизации. Думаю, к середине следующего года будут готовы и опытные образцы», — считает ученый секретарь.
Ученые не оставляют без внимания и другие болезни. При Институте физиологии НАН с 2018 года работает Центр мозга. «Мы моделируем различные типы патологий и пытаемся найти решения. Одна из интересных разработок — биочип для изучения нейронных сетей, функций головного мозга и впоследствии создания новых подходов к лечению и восстановлению структур мозга. Уникальность этого биочипа в том, что он может не только регистрировать электрические показатели (клетки мозга относятся к электровозбудимым тканям, то есть передают электричество), но и обучать стволовые клетки. То есть мы можем проводить преддифференцировку стволовых клеток в нейрогенном направлении и получать нервные клетки и ткани», — отметила Маргарита Досина.
Она обратила внимание на то, что сегодня весь мир старается минимизировать количество экспериментов на животных, создать модели, которые позволят перейти от in vivo к in vitro. В Институте физиологии НАН разработан биопринтер, на котором можно печатать кусочки ткани, в том числе определенные участки мозга. «Например, если нам нужно провести эксперименты, связанные с эпилепсией, мы можем положить такой кусочек мозга на биочип и с помощью данной модели изучить эффективность действия разных лекарственных препаратов», — добавила ученый секретарь.
Материалы
«Материаловедение — основа нашего движения вперед. Новую технику, новые эффекты можно получить за счет материалов с заданными свойствами. Полимерные композиты, керамика, металлы — белорусские ученые уделяют внимание самым разным направлениям. Например, появилась задача освоить производство пластиковых лыж в Беларуси. Благодаря разработанному нашими учеными материалу удалось превзойти даже австрийские лыжи по скольжению. К тому же, наши значительно легче», — отметил Сергей Чижик.
НАН следит за мировыми тенденциями в сфере материаловедения. К примеру, графен сейчас во всем мире считается перспективным материалом, который может во многом заменить кремний. Белорусским ученым удалось получить графеноподобный материал. На его основе ведется работа над новыми типами накопителей энергии.
Чистая вода и умное питание
Безусловно, вода — важнейший ресурс для человека. В Беларуси есть большие запасы пресных подземных вод. Тем не менее, вопрос очистки остается актуальным, особенно в Минске, где значительная часть жителей получает воду из поверхностных источников. «В Национальной академии наук создан республиканский центр «Чистая вода». Он объединяет ряд организаций, которые выполняют полный цикл от идеи до выпуска готовых материалов, устройств очистки воды. В питьевой воде нужно сохранить все полезные вещества, микроэлементы, но при этом удалить удалить самые мелкие органические молекулы-токсиканты. Сегодня мы говорим о развитии мембранных технологий. Наши институты уже разработали полимерные ультра- и нанофильтрационные мембраны, которые позволяют очищать воду на молекулярном уровне», — рассказал главный ученый секретарь НАН Андрей Иванец.
В связи с запуском АЭС белорусские химики разработали технологии комплексной переработки жидких радиоактивных отходов. Они основаны на использовании как сорбционных материалов, которые позволяют селективно извлекать долгоживущие радионуклиды, так и каталитических, мембранных.
Особое внимание уделяется умному питанию, которое соответствует потребностям конкретного человека. Белорусские ученые разработали продукты функционального и специализированного назначения для питания детей раннего, дошкольного и школьного возраста, людей страдающих сахарным диабетом, фенилкетонурией и целиакией и рядом других заболеваний, а также ведущих активный образ жизни. Среди новинок последних лет — консервы для беременных женщин и кормящих матерей, зефир с биологическими антикристаллизаторами, растворимое печенье, мармелад без глютена, шоколад без сахара, растворимые изотонические напитки для спортсменов.
Валерия ГАВРИЛОВА,
ФОТО Рамиля НАСИБУЛИНА
Источник: belta.by