Postoji nekoliko savršeno dobrih razloga zašto voda nije popularan medij za pisanje; stalno se mijenja i kovitla i ne treba dugo da se tinta rasprši i iscuri iz formacije. No, to bi se moglo promijeniti zahvaljujući izumu "olovke" koju su osmislili istraživači Sveučilišta Johannes Gutenberg u Mainzu (JGU), Tehničkog sveučilišta u Darmstadtu i kineskog Sveučilišta znanosti i tehnologije Huazhong.

Kuglica široka 50 mikrona napravljena je od posebnog materijala koji izmjenjuje ione u tekućini, stvarajući zone relativno niskog pH. Tragovi čestica suspendiranih u vodi privlače se u kiselu otopinu, a iscrtavanje te zone može stvoriti postojane, "ispisane" linije. Kako bi pisanje ostalo stabilno, prototip pomiče vodu oko kuglice, umjesto da kuglicu pomiče u vodi. 
Mikroskopska veličina olovke – i činjenica da se voda kreće oko nje, a ne obrnuto – osigurava da tekućina ostane što stabilnija. Linije ostaju vidljive dulje od 15 minuta, a postoji i mogućnost formiranja različitih oblika korištenjem tehnika temeljenih na svjetlu koje zaustavljaju i pokreću ionsku izmjenu.

Istraživači su o svojim eksperimentima izvijestili u radu koji objavljuje časopis Small   te sugeriraju da postoji potencijal za proširenje tehnike na druge vrste olovaka poput onih grijanih laserima. To bi moglo omogućiti opsežno paralelno pisanje struktura u vodi i za generiranje vrlo složenih uzoraka gustoće u tekućinama.

Termoaktivne ceste bez rupa

Ambiciozan projekt Sveučilišta u Surreyju ima za cilj zaustaviti širenje rupa na cestama pomoću super-učinkovite toplinske crpke s izvorom topline i mikrokapsule s promjenom faze. Sustav funkcionira otprilike ovako: tijekom izgradnje u cestu će se ugraditi niz tankih plastičnih cijevi promjera 10 mm, na otprilike svakih pet do 10 metara. Pored ili ispod ceste ukopat će se cjevovod, a površinske i podzemne cijevi spojit će se na dizalicu topline. Tlo oko podzemnih cijevi bit će impregnirano sićušnim mikrokapsulama napravljenim od materijala koji mijenjaju fazu, poput parafina ili voska, i mogu pohraniti puno topline. Za brzi prijenos topline pobrinut će se pak materijali na bazi grafena.

Tijekom ljeta dizalice topline će toplinu prenositi u kapsule za promjenu faza u tlu, a onda će zimi, kada temperature padnu blizu ili ispod nule, crpke raditi u obrnutom smjeru. One će kroz sustav lagano cirkulirati vodu pomiješanu s antifrizom, a kad se pod zemljom pohrani dovoljno topline, mogu se isključiti sve dok temperatura ceste ne padne na nekoliko stupnjeva iznad nule.  

Implantat umjetnog bubrega 

Liječenje zatajenja bubrega uključuje sate provedene priključene na uređaj za dijalizu ili transplantaciju od donora kojih je malo. Ali postoji nada za novu opciju: implantat umjetnog bubrega, predstavljen u časopisu Nature Communications. Znanstvenici predvođeni Kalifornijskim sveučilištem u San Franciscu (UCSF), razvili su naime bioreaktorski uređaj koji koristi stanice ljudskih bubrega uzgojene u laboratoriju i oponaša neke od ključnih funkcija bubrega. 

Ovaj umjetni bubreg napravljen je od uzgojenih ljudskih stanica proksimalnih tubula, odgovornih za upravljanje razinama vode i soli u tijelu, a povezuje se izravno s krvnim žilama i venama. Naravno, još smo daleko od toga da uređaj kao bioreaktor radi na ljudskim pacijentima, ali rani znakovi su obećavajući.

Sustav, osmišljen u sklopu Kidney Projecta, već je uspješno testiran na svinjama, bez očitih nuspojava ili problema, a očekuje se i zeleno svjetlo za početak testiranja na ljudima sa zatajenjem bubrega. Istraživači vjeruju i da se njihov uređaj može prilagoditi tako da uključuje širi raspon tipova bubrežnih stanica i da se može upariti s drugim instrumentom za filtriranje otpada iz krvi.

Pametna pilula

Časopis Nature objavio je rad istraživača s MIT-a, Sveučilišta u Bostonu i drugih američkih institucija koji su osmislili pametnu pilulu koja bi mogla promijeniti način dijagnosticiranja bolesti i liječenja bolesti crijeva. Pilula, ne veća od bobice borovnice, automatski otkriva ključne biološke molekule koje ukazuju ​​na problem i o tome izvještava u stvarnom vremenu.

Nova pilula, uspješno testirana na svinjama, kombinira posebno stvorene žive bakterije s elektronikom i malenom baterijom. Kad bakterije osjete molekulu od interesa, proizvode svjetlost. Elektronika tu svjetlost pretvara u bežični signal koji se može prenijeti kroz tijelo do pametnog telefona ili drugog računala u stvarnom vremenu dok pilula putuje kroz crijeva. Uz to, pilula bi se mogla prilagoditi za otkrivanje drugih ključnih biomarkera i koristiti za praćenje zdravlja. 

Električna energija iz otpadnih voda

Stručnjaci švicarskog Federalnog tehnološkog instituta u Lausanni (EPFL) razvili su bakteriju E. coli za proizvodnju električne energije. Ovo revolucionarno postignuće u bioelektronici, predstavljeno u časopisu Joule, moglo bi promijeniti način na koji upravljamo otpadom i proizvodimo energiju te pokrenuti niz drugih bioelektričnih primjena.

E. coli je iskorištena za stvaranje električne energije kroz proces izvanstaničnog prijenosa elektrona (EET). No, za razliku od prijašnjih metoda koje su zahtijevale specifične kemikalije za proizvodnju električne energije, E. coli proizvedena bioinženjeringom može proizvoditi električnu energiju dok metabolizira razne organske supstrate. 

Projektirana bakterija pokazala je izvanredne performanse u različitim okruženjima, uključujući otpadnu vodu prikupljenu iz pivovare. A budući da generira električnu energiju iz širokog raspona izvora, može se koristiti u mikrobnim gorivim ćelijama, elektro sintezi i biosenzoru. Uz to, genetska fleksibilnost bakterije znači da se može prilagoditi specifičnim okruženjima i sirovinama, što je čini svestranim alatom održivog tehnološkog razvoja.

Plutajuće morske farme

Istraživači Sveučilišta Južne Australije i Tehnološkog sveučilišta Hubei u Kini dizajnirali su prvi samoodrživi solarni sustav koji isparava morsku vodu i reciklira je u slatku vodu, omogućavajući uzgoj usjeva bez ljudskog angažmana. To bi moglo pomoći u rješavanju prijeteće globalne nestašice slatke vode i hrane u desetljećima koja dolaze.

Sustav koji se napaja samo solarnom svjetlošću ima nekoliko prednosti u odnosu na druge dizajne solarnih morskih farmi. Okomita distribucija isparivača i komora za rast smanjuje ukupni otisak uređaja i povećava površinu za proizvodnju hrane. Sustav je potpuno automatiziran, jeftin i iznimno jednostavan za rukovanje, koristi samo solarnu energiju i morsku vodu za proizvodnju čiste vode i uzgoj usjeva.

Dizajn eksperimenta objavljen je u časopisu Chemical Engineering Journal, a sljedeći korak bit će proširenje sustava i povezivanje niza pojedinačnih uređaja kako bi se povećala proizvodnja biljaka. 

Samonapajajući senzor od biljaka

Unutrašnjost mnogih vodenih ili močvarnih biljaka sastoji se otvorene strukture zvane aerenhim. Ona je biljkama potrebna za disanje jer s korijenima u vlažnom okruženju, one uzimaju kisik iz zraka i transportiraju ga kroz stabljiku. Znanje iz biologije pomoglo je Qi Chen sa Sveučilišta u Groningenu da ovaj jedinstveni oblik ovih struktura primijeni na izradu nanogeneratora: malenog uređaja koji proizvodi električni naboj i može se koristiti kao senzor ili kao izvor energije. 

Nanogenerator, opisan u časopisima Advanced Functional Materials i Cellulose, nije veći od poštanske marke i tanji je od milimetra. Možete ga staviti u cipelu i kad hodate, skačete ili trčite, ispušta jasan signal pa djeluje kao senzor pokreta. Uređaj se temelji na triboelektrični efektu i sastoji od dva sloja hrapave površine, razdvojena pomoću separatora. Pritiskom dolazi do trenja između slojeva, što stvara električni naboj koji omogućuje pretvaranje kretanja u električne signale.

Svemirski potisnik koji radi na vodu

Rad ICE-Cube Thrustera, dizajniranog za manevriranje najmanjih klasa satelita i razvijenog u suradnji Europske svemirske agencije (ESA) i britanskog Imperial Collegea temelji se na - elektrolizi. Izbjegavajući bilo kakvu potrebu za skladištenjem glomaznog plinovitog pogonskog goriva, povezani elektrolizer pokreće struju od 20 W kroz vodu za proizvodnju vodika i kisika za pogon potisnika.

ICE-Cube Thruster toliko je malen – s komorom za izgaranje i mlaznicom manjom od milimetra – da se može sastaviti samo pomoću MEMS (Micro-Electrical Mechanical Systems) pristupa, posuđujući metode iz mikroelektronike.

Robot 'bez mozga' svladava složene prepreke

Istraživači Državnog sveučilišta Sjeverne Karoline svojedobno su izradili mekanog robota koji se može kretati jednostavnim labirintima bez ljudskog ili računalnog usmjeravanja. Sada su ga nadogradili i tako stvorili mekanog robota "bez mozga" koji može upravljati složenijim i dinamičnijim okruženjima.

Prethodna verzija robota mogla se uvijati i okretati putujući kroz vrlo jednostavnu stazu s preprekama, ali se nije mogao okrenuti ako ne naiđe na prepreku. Nova verzija, predstavljena u časopisu Science Advance, može se sama okretati, što robotu dopušta da se probija kroz vijugave labirinte i zaobilazi pokretne prepreke. I sve se to pomoću fizičke inteligencije, umjesto da ga vodi računalo. Fizička inteligencija odnosi se na dinamičke objekte, poput mekanih robota, čijim ponašanjem upravlja njihov strukturalni dizajn i materijali od kojih su napravljeni, umjesto da ih usmjerava računalo ili ljudska intervencija.

Mikroletač koji mijenja oblik u zraku 

Inženjeri Sveučilišta Washington razvili  su jedinstveno i inovativno tehničko rješenje za prikupljanje podataka o okolišu i provođenje atmosferskih istraživanja: napravili su lagani robotski uređaj koji može letjeti u zraku bez baterija. Ispušteni iz dronova, ovi origamijem inspirirani "mikroletači" koji mijenjaju oblik mogu brzo lebdjeti na visinama do 40 metara iznad tla. Pomaže im i mala težina od 400 miligrama, što ih čini upola lakšim od tipičnog čavla.

Ključni elementi ovog robota uključuju pokretač bez baterija, sustav za sakupljanje solarne energije i upravljač odgovoran za pokretanje tih promjena oblika tijekom leta. Ove male leteće naprave na solarni pogon dinamički mijenjaju oblik dok lete dok se šire i spuštaju kad ih ispuste iz dronova. Elektromagnetski pokretači integrirani u ove robotske uređaje olakšavaju transformaciju njihovog oblika, prelazeći iz ravne konfiguracije u naboranu.

"Korištenje origamija otvara novi dizajnerski prostor za mikroletače. Kombiniramo nabor Miura-ori origamija inspiriranog geometrijskim uzorcima lišća, sa žetvom snage i sićušnim pokretačima kako bismo našim letačima omogućili da oponašaju let različitog lišća tipa u zraku", objasnili su istraživači osnove letećeg robota opisanog u časopisu Science Robotics.

Autodestruktivni robot nestaje u lokvi

U nastojanju da stvore robote sposobne kontrolirati vlastite životne cikluse, inženjeri Nacionalnog sveučilišta u Seulu razvili su malene uređaje koji se sami mogu rastopiti i pretvoriti u lokvu. Ovu "smrt" pokreću unutarnje ultraljubičaste LED-ice koje destabiliziraju kemijski sastav robota, a čitav proces traje oko sat vremena.

Tijelo ovog tri centimetra dugog robota, opisanog u časopisu Science Advances, sastoji se od difenilidonij heksafluorofosfata umiješanog u silikonsku smolu. Ovi materijali mu omogućuju da ostane čvrst, ali i dovoljno fleksibilan da se na pneumatski pogon migolji po površini poput kakvog četveronožnog crva. Ova sposobnost mogla bi se pokazati korisnom za zadatke kao što je isporuka lijekova u teško dostupnim kutovima našeg tijela, tragačkim misijama u zonama katastrofe ili u istraživanju oceanskih dubina.