Дом, который думает: крыши научились распознавать погоду и спасать от жары

Изменение цвета, состава тканей и других их свойств – теперь это умеют материалы, которые делают повседневную жизнь проще и безопаснее. Как еда предупреждает о том, что испортилась? А что, если крыши домов научатся распознавать погоду? И какая существует защита от угона автомобиля?

Об этом подробнее – в программе "Наука и техника" на РЕН ТВ с ведущим Михаилом Борзенковым.

Умная пищевая пленка

Представьте: открываете холодильник и вместо привычной еды видите фиолетовый стейк, розовеющий сыр и серые бананы. Это не галлюцинация, а революционная пищевая пленка-хамелеон, разработанная российскими учеными. Она моментально меняет цвет, как только еда начинает портиться, предупреждая об опасности. Больше не нужно гадать, свежий ли творог, или нюхать подозрительный суп, просто посмотрите на упаковку! Эта технология не только спасет от отравлений, но и сократит количество выброшенных продуктов. А это до 80 килограммов еды в год на семью!

"Как вы можете видеть, у них есть определенный свой цвет в зависимости от того, какой растительный пигмент мы в него вносили", – показал аспирант кафедры "Пищевые и биотехнологии" Высшей медико-биологической школы ЮУрГУ Артем Малинин.

Для каждого продукта – своя пленка-"телохранитель". Для мяса, фруктов и молочки она создана из натуральных компонентов – пектина, агар-агара и глицерина. Секретное оружие – гидролизат белка, полученный из мяса птицы и творожной сыворотки. А добавленный сок жимолости с пигментами-антоцианами превращает упаковку в детектор свежести. Если рядом продукт с гнильцой, пленка мгновенно покрывается тревожными фиолетовыми или серыми пятнами.

"Когда продукт портится, происходят биохимические процессы. Вырабатывается, например, аммиак. И мы тем самым можем спрогнозировать, то есть определить по цвету состояние продукта, то есть его свежесть", – рассказал технолог Малинин.

Разноцветная пленка не только сигнализирует об опасности в холодильнике, но и продлевает срок годности продуктов на целых три дня. Впрочем, изобретение уральских ученых – далеко не все, чем готова удивить современная наука. Подобно хамелеону, меняющему окраску, новые технологии преобразуют нашу реальность, делая жизнь безопаснее, удобнее и ярче.

Определить чистоту воды на глаз? Запросто!

Вспомним лето 2025 года. В Москве лишь 7 из 12 пляжей были безопасны, а в Краснодаре вообще ни одного! Зачастую виной всему ядовитые водоросли и химикаты, которые превращают воду в токсичную смесь. Больше половины озер мира как хамелеоны меняют цвет, сигнализируя об опасности. Изумрудная гладь может скрывать смертельные бактерии, а мутно-зеленая вода – вызывать тяжелые отравления.

В химическое оружие превратилась и вода в кранах жителей Сан-Анджело в штате Техас. Люди месяцами пили ядовитую жидкость, пока не начались массовые отравления. Оказалось, что в водопровод просочились промышленные отходы с нафталином. Но как разглядеть опасность в стакане воды? Японские ученые создали уникальный кристалл – индикатор, который мгновенно меняет цвет, обнаружив в жидкости нефтепродукты.

В спокойном состоянии кристалл зеленовато-синий. Но как только почувствует в воде частицы бензина, керосина или нафталина, тут же становится красно-фиолетовым.

"Секрет в особой молекуле кристаллической решетки. Она имеет электронодефицитное центральное кольцо, то есть способна отдавать и принимать электроны. Они свободно перемещаются внутри молекулы. И как только рядом появляется нафталин, все приходит в движение и приобретает новые краски", – объяснила доцент кафедры прикладной химии инженерного колледжа Технологического института Сибаура Ариашри.

Дом, в котором не бывает ни жарко, ни холодно

Оказывается, хамелеоны, меняя цвет, не только выражают эмоции. А еще повышают или понижают температуру тела. Эту особенность подметили китайские ученые. И создали уникальное терморегулирующее покрытие для домов. Оно, как и ящерица, меняет цвет. Что еще полезного подарил науке загадочный хамелеон?

Китайские ученые тоже вдохновились его природной способностью к терморегуляции. Исследователи из Харбина разработали революционное покрытие для зданий. Оно как кожа рептилии, которая автоматически светлеет в жару, отражая солнечные лучи, и темнеет в холод, сохраняя тепло. Ученые создали целый экспериментальный городок с домами, покрытыми "умной кожей", и устроили им экзамен под палящим солнцем, проливными дождями и зимними морозами!

"Мы нанесли на коробки домов наше покрытие. Оно похоже на пленку и содержит микрокапсулы на виниловой основе. Темно-серые крыши начинают светлеть уже при 20 градусах Цельсия. Когда жара усиливается до 30 градусов, черепица в особой оболочке отражает уже до 93% солнечного излучения. Больше может отразить разве что зеркало или вода", – подчеркнул ректор Харбинского политехнического университета Хань Цзецай.

Крупнейший японский автогигант представил уникальную краску, которая мгновенно меняет цвет по желанию покупателя. Вдохновившись хамелеоном, инженеры создали особый модулятор цвета. Новый автомобиль заезжает в специальный тоннель, где под воздействием температуры и световых волн за несколько минут превращается из белого в серебристый, а из черного в синий. Это не пленка, не обман зрения, а настоящая магия на молекулярном уровне.

"Все дело в секретном молекулярном составе краски. Дилеры или владельцы авто могут практически мгновенно менять цвет кузова, это гораздо практичнее и дешевле, чем услуги по перекраске. И пока мы тестируем состав, чтобы понять, сколько раз можно успешно проделать такой фокус с одним автомобилем", – заявил президент автомобильной компании Кодзи Сато.

Китайские инженеры учатся маскировать автомобиль под окружающую среду

С помощью уникальной краски-хамелеона. Припарковался у зеленого газона – машина становится как изумруд, остановился у кирпичной стены – приобретает красноватый оттенок. Разработчики уверяют: технология поможет снизить количество угонов – воришки просто не заметят ваш авто среди других машин и зданий.

"Наш секрет – в особой молекуле краски, которая изменяет свою структуру под воздействием лучей света определенной длины. В отличие от предыдущих методов, новый материал позволяет добиться резкой смены цвета без использования внешних источников питания или сложных электронных компонентов", – пояснила профессор школы материалов и энергии китайского Университета электронных наук и технологий Минчжэнь Лю.

Благодаря удивительным способностям хамелеона российские химики раскрыли уникальные свойства редкоземельных металлов. Оказалось, что подобно рептилиям они могут менять цвет и свечение. Ученые добавили в дисплеи гаджетов особые элементы и добились удивительного эффекта – теперь экраны смартфонов могут самостоятельно менять цвет и яркость, подстраиваясь под освещение. Но главное – такая магия почти не расходует заряд батареи, в отличие от привычных телефонов. Дело в том, что редкоземы, что называется, чувствуют свет и меняют оттенок без помощи процессора. Телефон попросту не тратит энергию на сложные вычисления.

"Если я посвечу на нее фонариком, свет, который так вообще не виден, если наведу его, видно, что она начинает светиться. Поскольку это атом тербия в данном случае, то он светит зеленым светом", – показал доцент базовой кафедры органической химии Института органической химии имени Н.Д. Зелинского РАН Дмитрий Ройтерштейн.

В этой лаборатории редкоземельные металлы научили сиять не так, как задумано природой. Химикам, например, удалось заставить элемент церий вырабатывать желтое, а не ультрафиолетовое свечение, а тербий выдавать ярко-зеленое излучение. Секрет – в перенастройке атомов на молекулярном уровне. Ученые смогли изменить структуру металлов. Эта революционная технология позволит создавать суперъяркие экраны с фантастической энергоэффективностью. Они будут потреблять в десять раз меньше энергии – смартфон будет работать без подзарядки целую неделю.

"Достоинство этих элементов в том, что они позволяют получать очень чистые цвета, очень определенного цвета. Как выяснилось, надо создать нужную конфигурацию, то есть определенным образом расположить органические молекулы вокруг центрального иона металла", – добавил Дмитрий Ройтерштейн.

Редкоземельные металлы не только продлят срок службы гаджетов

Они способны на гораздо большее – уникальное свечение особых элементов может спасать жизни. То, что врачам годами не удавалось разглядеть в микроскоп, теперь буквально сияет неоновыми цветами. Российские ученые создали уникальные маркеры на основе редкоземов, которые прикрепляются к раковым клеткам и заставляют их сверкать ярко-зеленым или красным. Это как включить подсветку для смертельно опасного врага в организме! Теперь даже самые крошечные опухоли можно обнаружить на ранней стадии, когда шансы на спасение максимальны.

"Класс этих соединений называется спиропираны. Спиропираны способны изменять цвет и включать-выключать флуоресценцию в ответ на внешние воздействия, такие как видимый свет, ультрафиолет, связывание с различными биологическими объектами, в том числе ДНК, или же изменение кислотности среды", – сообщил старший научный сотрудник лаборатории специального органического синтеза ЮФУ Артем Пугачев.

Как работают спиропираны, наверняка видел каждый. Это они затемняют линзы на солнце в очках-хамелеонах. Теперь органические вещества превратили в смертоносное оружие против рака.

"Теперь мы можем облучить его ультрафиолетовым фонариком и увидеть яркое изменение окраски", – подчеркнул Артем Пугачев.

Теперь сложнейшие операции станут в разы точнее – хирурги будут видеть четко очерченные границы опухоли, не оставляя ни одной больной клетки. Современные технологии буквально раскрашивают нашу жизнь в яркие цвета безопасности. Как хамелеоны тысячелетиями выживали на планете, так и их гениальные способности теперь защищают нас в современном мире.