5 αξιόλογες μηχανικές καινοτομίες του 2025

(Σημείωση συντάκτη: Αυτή είναι μια ενότητα από τα 38α ετήσια βραβεία Best of What’s New του Popular Science. Φροντίστε να διαβάσετε την πλήρη λίστα με τις 50 μεγαλύτερες καινοτομίες του 2025.)

Νικητής του Μεγάλου Βραβείου Μηχανικής

Superwood της InventWood: Ισχυρότερο από τον χάλυβα και 6 φορές ελαφρύτερο, δεν απαιτείται υψικάμινος

Ο χάλυβας είναι υπεύθυνος για περίπου το 8 τοις εκατό των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου, αλλά είναι τόσο αξιόπιστος που οι κατασκευαστές δεν θέλουν να το κάνουν.

Ο ερευνητής Liangbing Hu βρήκε μια νέα προσέγγιση σε αυτό το πρόβλημα μέσω της ηρεμίας. Ως νεαρός ερευνητής στο UCLA και στη συνέχεια στο Στάνφορντ, ο Χου προσπαθούσε να βρει πώς να συναρμολογήσει μπαταρίες από νανοσωλήνες άνθρακα – αλλά διαπίστωσε ότι η κατασκευή σε νανοκλίμακα ήταν δύσκολη και δαπανηρή. Είχε ένα «αχα!» στιγμή κοιτάζοντας τις ίνες ξύλου, συνειδητοποιώντας ότι οι νανοΐνες μέσα στις ξύλινες κυψέλες είναι περίπου 100 φορές πιο ισχυρές από το κανονικό ξύλο. Και όσον αφορά την αποτελεσματική κλιμάκωση και με τρόπο που να δεσμεύει άνθρακα; Απλώς φυτέψτε ένα δέντρο.

Ο Χου επινόησε ένα χημικό λουτρό για να αφαιρέσει τη λιγνίνη που συγκρατεί την κυτταρίνη στο ξύλο μαζί. Στη συνέχεια, θερμαίνοντας τις προκύπτουσες ίνες, μπόρεσε να συμπιέσει το ξύλο κατά περίπου το 80 τοις εκατό του αρχικού του πάχους, χρησιμοποιώντας τις γνώσεις του για τη νανοκλίμακα. Κατέρρευσε την εσωτερική δομή με τρόπο που εξάλειψε τις αδυναμίες και ενίσχυε τους δεσμούς. (Μπορείτε να το σκεφτείτε σαν να απαλλαγείτε από όλο το χώρο μέσα στις ίνες ξύλου.) Η διαδικασία του επίσης σκουραίνει το ξύλο και καθιστά το υλικό ισχυρότερο από το ατσάλι, για να μην αναφέρουμε έξι φορές ελαφρύτερο. Το αποτέλεσμα είναι το Superwood.

Οι ειδικοί αμφισβητούν εάν η περίφημη κατασκευαστική βιομηχανία που αποστρέφεται τον κίνδυνο θα υιοθετήσει μια τόσο ριζική αντικατάσταση του χάλυβα, και όχι χωρίς λόγο. Εάν κατασκευάζετε έναν ουρανοξύστη 2 δισεκατομμυρίων δολαρίων, θα θέλατε να πείτε στον δανειστή σας ότι ρίχνετε τα ζάρια σε επεξεργασμένο ξύλο χωρίς ιστορικό ασφάλειας δεκαετιών;

Αλλά ο Alex Lau, Διευθύνων Σύμβουλος της InventWood, της εταιρείας που έδωσε άδεια για την ανακάλυψη του Hu, λέει ότι μόλις η εταιρεία κλιμακωθεί, σκοπεύει να πουλήσει το Superwood στη μισή τιμή του χάλυβα. Προς το παρόν, όμως, θα κερδίσει καρδιές και μυαλά στον κατασκευαστικό κλάδο στοχεύοντας πρώτα στις φιλικές προς το ξύλο αγορές υλικών καταστρωμάτων και στέγης, προτού προχωρήσει σε δομικά στοιχεία και κτίρια βελτιστοποιημένα για το Superwood. Και μετά υπάρχουν τα περιβαλλοντικά οφέλη. Το Superwood μπορεί να κατασκευαστεί από πολλά διαφορετικά είδη δέντρων – μπορείτε ακόμη και να φτιάξετε το υλικό από το περίπου 10 έως 20 τοις εκατό των δασοκομικών προϊόντων που απορρίπτονται ως λάθος είδος ή το 40 τοις εκατό του ξύλου πριονιστηρίου που θεωρείται μη υψηλής ποιότητας που διαφορετικά θα θρυμματιζόταν ή θα καεί. Ο Lau λέει ότι μπορεί να αντικαταστήσει τη μισή ζήτηση χάλυβα στις ΗΠΑ, ή 50 εκατομμύρια τόνους, με μόλις 12,5 εκατομμύρια τόνους Superwood. Αυτό ακούγεται πολύ, αλλά επισημαίνει ότι στέλνουμε τόσα απόβλητα ξυλείας στη χωματερή κάθε χρόνο—και υπάρχουν 14 εκατομμύρια τόνοι ξυλείας πλεονάζουσας χωρητικότητας στα ξυλουργεία του Νότου.

Sand Battery by Polar Night Energy: Μια βιομηχανικής κλίμακας θερμική μπαταρία εκτός άμμου για την αποφυγή πυρκαγιών και ρύπανσης εξόρυξης

Μάθετε περισσότερα

Οι μπαταρίες βιομηχανικής κλίμακας παρέχουν έναν τρόπο για να διατηρηθεί η ανανεώσιμη ενέργεια όταν ο άνεμος σταματήσει να φυσάει ή ο ήλιος σταματήσει να λάμπει. Αλλά η κατασκευή μπαταριών από λίθιο, κοβάλτιο ή σίδηρο έχει σημαντικό αποτύπωμα αερίων θερμοκηπίου και μπορεί επίσης οδηγούν σε ρύπανση από μέταλλα και νερό.

Μια φινλανδική εταιρεία που ονομάζεται Polar Night Energy αντιμετωπίζει το πρόβλημα διαλείπουσας λειτουργίας ανακυκλώνοντας θρυμματισμένο σαπουνόπετρα, ένα υποπροϊόν από ένα τοπικό εργοστάσιο τζακιών, για να δημιουργήσει τη μεγαλύτερη μπαταρία άμμου στον κόσμο. Αντί να αποθηκεύει ηλεκτρική ενέργεια, αυτή η θερμική μπαταρία αποθηκεύει θερμότητα σε έναν μονωμένο κύλινδρο από χάλυβα περίπου 43 επί 49 πόδια. Το σύστημα παίρνει υπερβολική ηλεκτρική ενέργεια από το δίκτυο για να θερμάνει την άμμο. Στη συνέχεια, οι σωλήνες που είναι ενσωματωμένοι στην μπαταρία κατευθύνουν τον κρύο αέρα, επιτρέπουν τη μεταφορά θερμότητας από την άμμο και στη συνέχεια στέλνουν ζεστό αέρα έξω, σε θερμοκρασίες μεταξύ 140 και 752 βαθμών ΣΤ. Ο ζεστός αέρας μπορεί στη συνέχεια να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ατμού για βιομηχανικές διεργασίες ή για τη θέρμανση κτιρίων ή νερού. Σε αντίθεση με τις συμβατικές μπαταρίες που γίνονται λιγότερο αποδοτικές με την πάροδο του χρόνου, η άμμος δεν υποβαθμίζεται και η μπαταρία έχει αναμενόμενη ωφέλιμη ζωή 30 ετών. Και σε αντίθεση με τις μπαταρίες ιόντων λιθίου (ή τα διυλιστήρια πετρελαίου), η άμμος δεν θα πάρει ποτέ φωτιά.

Αν και η χρήση καυτής άμμου ως μπαταρία είναι μια αρχαία ιδέα, το εργαλείο είναι σύγχρονο και βιομηχανικά αξιολογημένο, αποθηκεύοντας έως και 100 MWh ενέργειας για μήνες κάθε φορά. Αυτό είναι αρκετό για έναν μήνα ζήτησης θερμότητας στη μικρή πόλη της μπαταρίας, το Pornainen, και μια εβδομάδα κατά τη διάρκεια του παγωμένου φινλανδικού χειμώνα.

Και αυτό είναι μόνο το πρώτο έργο βιομηχανικής κλίμακας από την Polar Night Energy. η εταιρεία σχεδιάζει να ανταγωνιστεί μπαταρίες ιόντων λιθίου για ορισμένες βιομηχανικές εφαρμογές σε μικρότερα μεγέθη – μεταξύ 2 MW και 10 MW – σε όλη την Ευρώπη. Το κόστος ανά αποθηκευμένη κιλοβατώρα είναι επίσης χαμηλότερο, αν και το υψηλό αρχικό κόστος και οι κατασκευαστές που δεν τους αρέσει η άγνωστη τεχνολογία αποτελούν εμπόδια. Σχεδόν το 40 τοις εκατό των βιομηχανικών εφαρμογών για θερμότητα βρίσκονται στο εύρος θερμοκρασίας της μπαταρίας άμμου.

Willow Quantum από την Google: Ένα τσιπ που στην πραγματικότητα κάνει λιγότερα λάθη καθώς αυξάνεται ο αριθμός των φυσικών qubits

Μάθετε περισσότερα

Η διόρθωση σφαλμάτων είναι ένα κρίσιμο χαρακτηριστικό σε κάθε τσιπ υπολογιστή και είναι ακόμη πιο σημαντική στους κβαντικούς υπολογιστές. Αυτό συμβαίνει επειδή μικρές δυσλειτουργίες υλικού, αλλαγές στη θερμοκρασία, ακόμη και κοσμικές ακτίνες μπορεί να αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο οι υπολογιστικές οντότητες γνωστές ως qubits αποθηκεύουν ή μεταδίδουν πληροφορίες.

Η Google κατέγραψε ένα σημαντικό ορόσημο στο δρόμο προς έναν πραγματικά πρακτικό κβαντικό υπολογιστή με μια νέα προσέγγιση για τη διόρθωση κβαντικών σφαλμάτων. Με ένα νέο μηχάνημα που ονομάζεται Willow, η Google δημιούργησε ένα μηχάνημα 105 qubit με την άνευ προηγουμένου ικανότητα να μειώνει τα σφάλματα ακόμη και όταν αυξάνεται ο αριθμός των qubits σε λειτουργία. Επειδή τα qubit είναι εγγενώς επιρρεπή σε σφάλματα, παραδοσιακά, όσο περισσότερα qubits σε ένα τσιπ, τόσο μεγαλύτερη είναι η πιθανότητα ενός σφάλματος. Τοποθετώντας qubits που έχουν εκχωρηθεί για την αποθήκευση δεδομένων σε ένα πλέγμα με qubits διόρθωσης σφαλμάτων, η ερευνητική ομάδα της Google μπόρεσε πραγματικά να μειώσει τον αριθμό των σφαλμάτων ακόμη και όταν αυξανόταν ο αριθμός των qubits. Αυτό σημαίνει ότι ο πίνακας 7-από-7 είχε καλύτερη διόρθωση σφαλμάτων από τον 3-από-3—ένα επίτευγμα άνευ προηγουμένου. Η Google αναφέρει ότι η Willow ολοκλήρωσε μια δοκιμή αριθμών αναφοράς σε πέντε λεπτά, η οποία θα χρειαζόταν έναν συμβατικό «κλασικό» υπερυπολογιστή 10 επτά δισεκατομμύρια χρόνια—που είναι μεγαλύτερος από την ηλικία του σύμπαντος. Και αυτό δείχνει τη δύναμη της απελευθέρωσης κβαντικών επιδράσεων στα προβλήματα.

Δεν είναι όλα τα κουτάβια και τα ουράνια τόξα στην κβαντική γη, ωστόσο, όπου οι ερευνητικοί υπολογιστές ξεκινούν συνήθως από ένα εκατομμύριο δολάρια αλλά δεν μπορούν να λύσουν κανένα πραγματικό πρόβλημα. Αλλά δεν θα μπορούν να το κάνουν χωρίς ισχυρή διόρθωση σφαλμάτων, και έτσι ο Willow είναι ένα δραματικό βήμα προς τα εμπρός.

Populus Hotel by Urban Villages/Studio Gang: ένα οικολογικό ξενοδοχείο που παίρνει στα σοβαρά τη βιωσιμότητα και μοιάζει με λεύκη

Μάθετε περισσότερα

Με παράθυρα εμπνευσμένα από τα μαύρα «μάτια» σε λευκά δέντρα Aspen που φτιάχνονται όταν πέφτουν κλαδιά, το Populus είναι κάτι περισσότερο από μια καμπυλόγραμμη οπτική πανδαισία: Η σκίαση βοηθά επίσης στη μείωση της θερμότητας που παίρνει το κτίριο το καλοκαίρι.

Η άφθονη χρήση ξυλείας στις κατασκευές μειώνει (αλλά δεν εξαλείφει) την ανάγκη για σκυρόδεμα εντάσεως άνθρακα στις κατασκευές. Ο κατασκευαστής χρησιμοποίησε ένα ειδικό σκυρόδεμα χαμηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα που περιείχε το προϊόν απορριμμάτων άνθρακα γνωστό ως ιπτάμενη τέφρα, το οποίο είχε ως αποτέλεσμα 30 τοις εκατό λιγότερο εκπεμπόμενο άνθρακα από το συμβατικό σκυρόδεμα. Υπάρχει ένας χωνευτήρας που μετατρέπει τα απόβλητα τροφίμων σε κομπόστ. Επιπλέον, δεν υπάρχει χώρος στάθμευσης στις εγκαταστάσεις, τόσο για να μειωθεί η ανάγκη για τσιμέντο και ενισχυμένο χάλυβα, όσο και για να δοθεί κίνητρο για τη χρήση της διαμετακόμισης και της κοινής χρήσης.

Το ξενοδοχείο έχει χρηματοδοτήσει τη φύτευση 70.000 χιλιάδων δέντρων στο Κολοράντο για να αντισταθμίσει το αποτύπωμα άνθρακα των υλικών και στη συνέχεια αγόρασε άλλα αντιστάθμιση άνθρακα. (ΕΓΩεν μέρει, επειδή τα περισσότερα από τα σπορόφυτα δέντρων πέθαναν λόγω ξηρασίας και προσβολής από σκαθάρια). Αγοράζουν επίσης πιστώσεις αιολικής ενέργειας από την ηλεκτρική τους εταιρεία. Σε έναν διαδικτυακό πίνακα ελέγχου, το ξενοδοχείο λέει ότι έχει έχει ήδη δεσμεύσει το 116 τοις εκατό του άνθρακα που απελευθερώθηκε κατά την κατασκευή και τις συνεχιζόμενες εργασίες.

Ο καθηγητής Περιβαλλοντικών Σπουδών του Πανεπιστημίου του Κολοράντο, Τζόελ Χάρτερ, δεν είναι βέβαιος ότι έχουν ξεκαθαρίσει όλους τους ισχυρισμούς. Για παράδειγμα, επισημαίνει ότι οι αντισταθμίσεις είναι σαν να πληρώνεις κάποιον άλλον για να φάει λαχανικά για να συνεχίσεις να τρως fast food. Εξάλλου, η λύση με το χαμηλότερο αποτύπωμα θα ήταν να δεν χτίστε έναν όμορφο χειμωνιάτικο προορισμό που θερμαίνεται με μεθάνιο για να πετάξει κόσμος για να τον επισκεφτεί. Δεν θέλει όμως να κάνει το τέλειο εχθρό του καλού. Λέει ότι το ξενοδοχείο Populus βοηθά να δείξουμε στην τουριστική βιομηχανία, η οποία χρειάζεται πολύ βελτίωση, τι απαιτεί μια δέσμευση για βιωσιμότητα. Σε σύγκριση με ένα τυπικό πολυτελές ξενοδοχείο, είναι σαν να κοιτάς μήλα και πορτοκάλια.

Delivery Zip by Zipline: Ένα αυτόνομο σύστημα drone που φέρνει με ασφάλεια τα μπουρίτο στο μπροστινό μέρος των σπιτιών του Ντάλας

Μάθετε περισσότερα

Η παράδοση με drone σε μια πολυσύχναστη αστική περιοχή φαινόταν εδώ και πολύ καιρό πολύ περίπλοκη και επικίνδυνη για να γίνει—αλλά τώρα είναι αληθινή και αρχίζει να νιώθεις, καλά, κανονικός. Ξεκινώντας τον Απρίλιο, η Zipline ξεκίνησε μια υπηρεσία στην οποία ένα ελικόπτερο drone με 5 έλικες συλλέγει ένα burrito ή ένα έξυπνο ρολόι από λιανοπωλητές όπως η Chipotle ή η Walmart, τυλίγοντας ένα ρομποτικό ορθογώνιο όχημα φορτίου που ονομάζεται “Delivery Zip”. Στη συνέχεια, το ελικόπτερο πετάει αυτόνομα στην τοποθεσία του πελάτη και κατεβάζει το φερμουάρ παράδοσης για παράδοση. Ακούγεται σαν επιστημονική φαντασία, αλλά οι ηλικιωμένοι πολίτες της περιοχής του Ντάλας και οι μόνοι γονείς αγαπούν ιδιαίτερα τη νέα υπηρεσία. (Η εταιρεία αναφέρει ότι εξυπηρετεί «δεκάδες χιλιάδες» πελάτες της DFW). Σε όλο τον κόσμο, το Zipline έχει κάνει πάνω από 1.85 εκατομμύρια παραδόσεις drone, και πέταξε περισσότερα από 120 εκατομμύρια μίλια χωρίς ούτε έναν σοβαρό τραυματισμό. Αυτοί οι αριθμοί παράδοσης αφήνουν στη σκόνη τους ανταγωνιστές που καλύπτονται από τις τσέπες που χρηματοδοτούνται από την Google και την Amazon.

Η Zipline άρχισε να παρέχει μεταγγίσεις αίματος και στη συνέχεια άλλα φάρμακα στη Ρουάντα το 2016, από την πρωτεύουσα του Κιγκάλι σε απομακρυσμένες αγροτικές περιοχές όπου οι δρόμοι ήταν απρόσιτοι. Μεταξύ των αποτελεσμάτων ήταν 51 τοις εκατό λιγότεροι θάνατοι από αιμορραγία μετά τον τοκετό σε εγκαταστάσεις που εξυπηρετούνται από το Zipline. Σήμερα, μετά την επέκταση της υπηρεσίας στην Ακτή Ελεφαντοστού, τη Νιγηρία, την Γκάνα και την Κένυακαι με ιατρικές δοκιμές στο Ηνωμένο Βασίλειο και τις ΗΠΑ, η εταιρεία έχει παραδώσει περισσότερες από 25 εκατομμύρια δόσεις εμβολίων. Η Zipline κυκλοφορεί το λιανικό εμπόριο και την παράδοση φαγητού σε διάφορες υποπεριοχές της περιοχής Ντάλας-Φορτ Γουόρθ—υπάρχουν 20 και υπολογίζονται από την ώρα του Τύπου. Η πλατφόρμα Zipline πρώτης γενιάς χρησιμοποίησε ένα drone σταθερής πτέρυγας που έριξε ιατρικές προμήθειες με αλεξίπτωτο. η ομάδα εφηύρε την πλατφόρμα P2 δεύτερης γενιάς με το Delivery Zip δεδομένων των πιο ακριβών απαιτήσεων προσγείωσης μιας πολυσύχναστης πόλης.

2025 PopSci Outdoor Gift Guide

20+ δώρα εγκεκριμένα από τον συντάκτη για τους πεζοπόρους στη λίστα σας