Дипика куруп ученица средней школы изобрела недорогую систему очистки воды на солнечных батареях
Обновлено: 30.06.2024
Взрослые часто любят ругать детей за то, что те ничем не интересуются и не делают ничего полезного. Однако дети и подростки часто помогают миру решать глобальные проблемы в различных сферах деятельности. В этом материале вы узнаете о 5 проектах, которые придуманы школьниками и направлены на решение мировых проблем!
Система для очистки воды
Индия – одна из стран, где население регулярно страдает от нехватки питьевой воды: более 80% рек загрязнено отходами, опасными бактериями и мусором. Изобретение Дипики Куруп, которая была шокирована индийской грязной водой, направлено на решение этой проблемы.
14-летняя девочка изобрела систему очистки воды от примесей с помощью солнечной энергии . Воздействие солнечного света на фильтрованную воду с серебряным фотокатализатором приводило к 100% уничтожению большинства бактерий в течение 15 минут.
За разработку нового и недорогого метода очистки воды девушка была награждена премией в размере 25 тысяч долларов. Она уверена, что с помощью такой системы вскоре люди будут пить только чистую воду. И мир перестанет знать о таких страшных болезнях, как холера и дизентерия.
Дешёвый протез руки
Люди, потерявшие конечность, годами стоят в очереди на установку протеза. Большинство из них не могут купить его самостоятельно. Их проблему может решить 3D-печать. Так, в 2019 году россиянка Дарья Семина сконструировала бионический протез для руки .
Эта кисть способна выполнять все движения и способна заменить настоящую руку. Протез был напечатан из пластика на 3D-принтере. Его можно распечатать много раз подряд, изменяя параметры под человека.
На создание прототипа ушло всего 3 тысячи рублей. Модель, которую можно будет имплантировать человеку, будет стоить 15 тысяч. А это намного дешевле, чем нынешние модели. Людей с ограниченными возможностями можно будет полностью обеспечить протезами за несколько лет.
Система защиты метро от наводнений
В 2016 году Кайл Митра и Раймонд Дженис разработали модель металлической решётки с регулируемой крышкой . Когда поезд передвигается, часть решётки приподнимается и обеспечивает доступ свежего воздуха. Во время экстренных ситуаций её можно закрыть и заблокировать поступление воды.
Модернизация метро этими решётками обойдётся дешевле, чем полная перестройка с постоянной защитой от наводнений. К тому же, эту систему можно установить в любое метро мира, от Москвы до Шанхая.
Защита от хищников
В Африке львы часто нападают на домашний скот. Эта проблема коснулась многих семей, так как большинство не может купить огнестрельное оружие. Кроме того, львы занесены в Красную книгу и их убийство в дикой природе запрещено, поэтому приходится выдумывать другие способы защиты от них.
13-летний кениец Ричард Турере придумал оригинальное решение. Он заметил, что львы нападают только в темноте и боятся ночного искусственного света. Поэтому мальчик развесил вокруг загона неоновые лампочки, которые заряжаются днём от солнечной батареи .
Система включалась ночью и работала до восхода Солнца. В последующие годы львы перестали нападать на скот. А это простое устройство стало популярно во всей Кении.
Галактиколет
Кроме вполне осуществимых проектов есть и такие, в существование которых сложно поверить. Один из таких – проект космического корабля, сконструированный россиянкой Екатериной Трушевой.
Школьница утверждает, что термоядерный двигатель этого аппарата будет способен развивать скорость в сотни раз больше, чем у современных ракет . На нём можно будет добраться до ближайшей звездной системы Альфа Центавры не за 50 тысяч лет, а за 42 года.
Подобная модель могла бы показаться нереалистичной, однако Катя стала одной из трёх россиян, приглашённых на конкурс NASA Rover Challenge. Школьница показала его всему миру, проектом заинтересовались немецкие учёные. Дело осталось за малым – долгими исследованиями и разработками, но начало уже положено :)
В январе 2015 года Куруп был назван одним из Forbes 2015 30 До 30 лет в области энергетики. Она также была показана в Подростковая мода за ее работу. [3]
Содержание
Дипика Куруп родилась в Нашуа, Нью-Гэмпшир. Она рассказала о том, что вдохновило ее на работу по очистке воды. [4] [5] В своем видео для участия в конкурсе она объясняет механизм, использованный для разработки ее изобретения, а также объясняет некоторые факторы, которые привели к изобретению. [6]
Метод очистки воды
Первоначальная идея Курупа, которая принесла ей Discovery Education 3M Молодой ученый в 2012 году основан на использовании фотокаталитического компаунда для очистки воды. Этот проект включал фотокаталитический композит, состоящий из диоксида титана и оксида цинка, полых стеклянных микросфер и портландцемента. В 2012 году фотокаталитический композит Курупа смог снизить общее количество кишечной палочки с 8000 колониеобразующие единицы до 50. Кроме того, он окислился Метиленовый синий быстрее, чем стандартные методы солнечной дезинфекции. [7]
Она усовершенствовала свой метод и через 3 года разработала проницаемый фотокаталитический композит с использованием песка, TiO2, портландцемента и нитрата серебра. Этот фотокаталитический проницаемый композит показал 98% снижение общего количества бактерий группы кишечной палочки сразу после фильтрации. Воздействие на фильтрованную воду солнечного света с помощью фотокаталитического композитного диска привело к 100% инактивации всех бактерий группы кишечной палочки всего за 15 минут. [8] Она была финалисткой международного турнира 2014 года. Стокгольмская молодежная водная премия
Она также является победителем конкурса National Geographic на конкурсе Google Science Fair 2015.
Личная жизнь
Ее отец Прадип Куруп, профессор гражданского строительства Массачусетского университета в Лоуэлле, приехал в США в 1983 году из Индии. Ее мать, Мина Куруп, родом из южного индийского штата Керала. [9] Дипика планирует сконцентрироваться на нейробиологии. [10]
Под руководством менторов и национальных соревнований молодые изобретатели регулярно попадают на первые полосы газет с блестящим вкладом в науку и технологии. Никто не удивится, если лекарство от рака найдут подростки, особенно на фоне того, что в прошлом году второклассник высшей школы Джек Андрака нашел новый метод обнаружения панкреатита.
Анжела Белчер, профессор энергетики в Массачусетском технологическом университете, получившая приз Лемельсона в 500 000 долларов за свои изобретения, знает, как важно вдохновлять юные умы. В дополнение к наставничеству, она принимала участие в национальных соревнованиях дизайнеров среди средних школ. Вместе с командой она решала проблемы поистине мировых масштабов.
Она также выделяет ряд ее любимых технологий, созданных юными изобретателями в недавнем прошлом.
Быстрая зарядка мобильного устройства
Устройство выдерживает 10 000 зарядочных циклов, в 10 раз больше, чем обычная батарея. Кхар получила награду от Intel в 50 000 долларов, на которые она продолжит свое обучение в Гарварде. Как она объясняла позже, ее устройство представляет собой углеродное волокно с оксидом металла и дополнительными материалами.
Белчер вспоминает, как она отреагировала на новость об изобретении Кхар:
Транспортировка морских животных
Эта корзина поможет транспортировать и спасти выброшенных на берег морских животных.
Очень многие морские животные, в частности дельфины, выбрасываются на восточное побережье США, вызвав тем самым вмешательство человека. И появляется задача: безопасно транспортировать животное обратно в воду.
Lion Lights
11-летний кениец Ричард Турере изобрел светодиодное устройство, которое может удерживать львов подальше от крупного рогатого скота.
11-летнему кенийцу Ричарду Турере пришлось ухаживать за стадом крупного рогатого скота, принадлежащего его семье, но животные подвергались нападениям голодных львов под покровом ночи. Заметив, что львы держатся в стороне, когда мальчик включал фонарь, предприимчивый 11-летний Ричард сделал кое-что, что назвал Lion Lights.
Эти светодиодные лампочки запрограммированы на периодическое мерцание в темноте, что будет удерживать львов на расстоянии. Они также работают с солнечной панелью и старым автомобильным аккумулятором; мальчик сделал лампочки и для соседей. Уже будучи подростком, Турере получил международное признание за свое изобретение.
Спасательный и поисковый транспорт-ледоход
Эта амфибия, созданная подростками, поможет исследователям в эффективном поиске людей, пропавших подо льдом, или объектов, отправленных людьми в холодные, глубокие и опасные воды.
Это другая команда изобретателей программы MIT этого года, привлекшая внимание Анжелы Белчер — Natick High School. Она разработала удаленно управляемый аппарат для погружения под воду, поисковых и спасательных работ команд в районе Бостона.
Амфибия ROV эффективно ищет людей или объекты подо льдом. Первоначальный прототип был транспортом, который может передвигаться по земле и льду. Он также оборудован зацепами и системой шкивов и может разворачивать камеру, снимающую в режиме реального времени непосредственно под водой. Если камера показывает, что кто-то или что-то попало в ловушку подо льдом, дайвер может проследовать по тросу, который протянут до места нахождения амфибии.
Студенты заявили, что их целью было создание поисково-спасательное машины, которая одновременно обеспечит безопасность дайверам и увеличит выживаемость утопающих.
Эмоциональная помощь аутистам
Эта команда изобрела портативное устройство эмоциональной помощи, которое может помочь детям с аутизмом и трудностями интерпретации эмоций других людей.
Студенты из школы науки и технологий Томаса Джефферсона, также выступившие в качестве InvenTeam на мероприятии MIT, вдохновились достижениями в сфере технологий распознавания эмоций.
Команда из 15 школьников решила поработать над портативным устройством эмоциональной помощи, которое поможет детям с аутизмом, у которых имеются проблемы с выявлением и интерпретацией эмоций других людей. Команда изобрела прототип браслета, который записывает и интерпретирует речь в режиме реального времени с помощью вычислительного алгоритма, который способен определить проявление человеческих эмоций.
Устройство определяет счастье, печаль, гнев и отвращение, показывая соответствующее слово и смайлик на экране браслета. Исходная точность составляет 60 %, но система создана таким образом, что может обучаться и усовершенствоваться по мере использования.
Недорогая очистка воды
Дипика Куруп, студентка средней школы, изобрела недорогую систему очистки воды на солнечных батареях.
Дипика Куруп, студентка средней школы Fairgrounds в Нью-Гемпшире, выиграла самое крупное американское соревнование среди юных изобретателей 2012 года, проводимое Discovery Education и 3M. Ее изобретение — недорогая система очистки воды, работающая на солнечных батареях — было создано под вдохновением: изобретательница увидела, как дети пьют грязную воду из застойного бассейна, пока была в отпуске в Индии.
Ответ Куруп на глобальный кризис питьевой воды — это состав, который состоит из наночастиц оксида титана и оксида цинка. Под действием солнечного света происходит химическая реакция, которая разрушает органические вещества. Этот механизм Куруп превратила в панели, которые могут партиями очищать воду, успешно превращая сточную воду из местных очистных сооружений в воду для питья. Белчер говорит, что выбрала это изобретение, чтобы отметить, насколько важна на нашей планете чистая питьевая вода.
Ожидается, что примерно через 75 лет на нашей планете закончатся такие полезные ископаемые, как нефть, уголь и природный газ. А поскольку человеческая цивилизация использует их как источники топлива и не готова отказаться от возможностей, которые они дают, придётся искать новые способы получить требуемую энергию. К счастью, у этой задачи есть пути решения — люди уже научились использовать природу, чтобы получить электричество, произвести революцию в продуктах питания, сделать мир чище и решить другие подобные вопросы. И вот как мы это делаем:
1. Взрывная сила молний помогает при переработке бетона
Бетон — смесь цемента, камня и воды — один из самых дешёвых и распространённых строительных материалов в мире. К сожалению, перерабатывать его практически невозможно, так что весь мусор от разрушенных зданий, мостов и дорог чаще всего просто выбрасывается.
Институт интегральных схем общества Фраунгофера нашёл решение: нужно взрывать бетон молниями. Это звучит как фантастика, но — работает. Когда мощные электрические импульсы бьют в бетон, энергия распространяется между отдельными элементами и эффективно разрывает устойчивые связи между ними, в результате чего остаются отдельные ингредиенты, и их вновь можно использовать для изготовления бетона.
2. Самовосстановление бетона
Исследователи из Нидерландов пошли по другому пути. Вместо того, чтобы искать способы переработки бетона, они придумали способ, как сделать так, чтобы бетон ремонтировал себя сам. Сейчас идёт работа над специальным видом бетона, куда предполагается добавлять живые бактерии. Когда под воздействием погодных условий бетон трескается, бактерии активизируются и выделяют в качестве отходов продукт под названием кальцит, очень похожий на известняк, и образовавшиеся в бетоне дыры затягиваются.
3. Солнечные батареи, разделяющие свет на составляющие
Несмотря на популярность солнечных батарей, их КПД составляет 10–15% — расчет произведен в сравнении с КПД солнечного света, попадающего в живую клетку. Агентство по перспективным оборонным научно-исследовательским разработкам США работает над системами солнечной энергии, которые могут быть в два раза более эффективными, чем те, что мы используем сейчас. Суть метода — в расщеплении солнечного света на цвета и последующей сборки волн различной длины каждого цвета.
Система использует наноматериалы, некоторые из них ещё меньше, чем длина световой волны. Суть в том, что система сортирует цвета и по отдельности помещает их в клетки, специально разработанные для поглощения волн определённой длины. Руководствуясь этим принципом, планируется создать солнечные батареи, которым не нужно реагировать на весь цветовой спект. Ожидается, что КПД таких батарей достигнет 50%.
4. Ветряные электростанции, вырабатывающие электричество без ветра
Ветер — один из самых доступных ресурсов, которые у нас есть. Проблема только в том, что мы не можем его контролировать: он дует или утихает независимо от нашего желания. А когда он утихает, то перестают крутиться и ветряные электростанции.
Решение предложила компания Apple. В июне 2011 года ими была подана заявка на патент ветряной электростанции, преобразующей энергию ветра в тепловую энергию, и накопленное тепло будет создавать электричество даже тогда, когда лопасти не вращаются. По этому принципу работали ветряные мельницы в течение последних тысячелетий: ветер крутит лопасти и создаёт энергию. То же самое делает технология Apple, только она также умеет накапливать создаваемое трением тепло.
5. Автономные системы питания под видом искусства
Японские розничные компании придумали системы аквапоники, изначально предназначенные для создания произведений искусства в больницах и домах престарелых. Суть в том, что система использует отходы рыб в качестве удобрения для растений. При этом растения фильтруют и чистят воду, которая возвращается обратно в аквариум. По сути, такая система максимально приближена к природным условиям в закрытых водоёмах — прудах или озёрах.
Сейчас разработка взята во всём мире за основу для создания возобновляемых источников питания в тех районах планеты, где водные запасы ограничены. Система создаёт свой собственный круговорот воды, так что пустынные районы, где осадков мало, могут использовать такие аквариумы, чтобы получать пищу круглый год.
6. Солнечный фильтр воды
Эту технологию для очистки воды придумала 14-летняя девочка Дипика Куруп. Узнав, что индийским детям приходится пить застоявшуюся, заполненную бактериями воду, Дипика создала солнечный фильтр воды. Его смогут приобрести даже малоимущие — он стоит всего несколько центов. Работа прибора основана на взаимодействии оксида цинка и оксида титана с солнечным светом, в результате чего бактерии в воде погибают.
Система достаточно эффективна: спустя несколько часов на солнце число бактерий в обработанной воде снижается от 8000 до 50 на литр, что делает воду безопасной для питья. Более того, благодаря использованию дармовой солнечной энергии прибор можно использовать даже там, где вовсе нет электричества.
7. Генератор, работающий на человеческой моче
Четыре студента из Нигерии создали мощный генератор, требующий для работы единственный возобновляемый ресурс, который всегда под рукой — человеческую мочу. Агрегат использует процесс электролиза — выделяет из мочи кислород, впоследствии используемый для питания генератора. Из одного литра мочи можно получить колоссальный результат — 6 часов непрерывной работы генератора. Напомним, что один нормальный человек вырабатывает около 2 литров мочи в день.
8. Самоходный морской робот
Волновой Планёр — это беспилотное морское судно, использующее для движения океанские волны. Запатентованная система позволяет судам небольшого размера двигаться вперёд, пока на поверхности воды есть хотя бы маленькие волны — а в океане они есть всегда.
Недавно Волновой Планёр побил мировой рекорд среди беспилотных транспортных средств — он прошёл 14 500 километров в течение года. Во время поездки корабль пережил морские штормы и даже нападения акул.
9. Выработка энергии из вибрации поезда
Вокруг нас много неиспользуемой энергии, только и ждущей подходящего устройства, с помощью которого её можно будет использовать. Исследователи из Университета в Стоуни-Брук поняли, что едущий по рельсам на большой скорости поезд вырабатывает тонны потенциальной энергии, и на основании этого наблюдения создали устройство, предназначенное для сбора и последующего преобразования её в электричество.
Исследователи утверждают, что их прибор может выпускать до 200 Ватт постоянного тока. Полученную энергию можно будет использовать для питания устройств на станциях, что ежегодно сохранит штату Нью-Йорк более $10 млн. ежегодно. Если учесть, что в США почти 227 000 километров железнодорожных путей, то в масштабах страны экономия получается весьма существенной.
10. Самозаполняющаяся бутылка воды
Возобновление водных ресурсов — одна из самых насущных потребностей в современном мире. Очистка воды требует огромного расхода энергии. При этом не стоит забывать, что примерно миллиард людей на нашей планете живёт в засушливых регионах, где пресная вода — дефицит. Компания NBD Nano создала самозаполняющуюся бутылку
Кто из нас, читая о приключениях Шерлока Холмса, не завидовал его способности вычислять всю подноготную людей, обращая внимание на мельчайшие детали их внешности? Конечно, жизнь гораздо сложнее самого изощрённого литературного вымысла и даже очень проницательные люди вряд ли смогут достичь совершенства великого сыщика, созданного Артуром Конан Дойлем. Тем не менее, существуют некоторые закономерности, позволяющие определить черты характера или состояние здоровья, исходя из физиологических особенностей человека. 1. По статистике, женщины с широкими… Читать далее…
Люди — не машины, и мы не можем постоянно держать в голове слишком много разных вещей. Обычно мы поглощены заботами повседневности — делами, за обилием которых теряется их смысл. Давайте на несколько минут отвлечёмся от будничной суеты, и вспомним о том, что… 1. Маленькие жесты могут значить много Уступить кому-то дорогу в магазине, сделать маленький подарок или просто улыбнуться встречному хмурому прохожему — всё это может доставить радость другому человеку. Распространяйте позитив с помощью маленьких жестов, и смотрите,… Читать далее…
В этом году человечество приземлилось на свою первую комету, у женщины с пересаженной маткой родился ребёнок, а окаменевшие морские ракушки заставили нас полностью пересмотреть наши представления о человеческой культуре. И это — лишь некоторые из важнейших научных достижений, перечисленных ниже. 1. Старейший рисунок, сделанный до эпохи современного человека В 2007-м году археологи изучали окаменелые ракушки в музейной коллекции, и наткнулись на одну деталь, которую предыдущие исследователи почему-то пропустили: гравюры на ракушках в виде абстрактных узоров. Возраст… Читать далее…
Читайте также: