Телеграм канал «Магнитное поле передает»

Но если спуститься с небес на землю, то пока еще имеется целый ряд сложных технических задач для создания штанов с подогревом и их выпуска в массовое производство.

Для пьезо-штанов из PVDF-TrFE:

Первое препятствие — ничтожно малая мощность гибких пьезоэлементов. Чтобы нагреть ткань хотя бы на пять градусов Цельсия, требуется мощность порядка одного-двух ватт. Обычная тонкая пьезопленка из PVDF при одном сгибании человеческого колена выдает мощность, измеряемую в милливаттах (тысячных долях ватта). Этого тока хватит, чтобы зажечь крошечный светодиод или отправить сигнал на беспроводной датчик, но для выделения ощутимого тепла этого слишком мало. Чтобы собрать нужную мощность, приходится делать огромные многослойные пироги из пленок, что превращает легкую ткань в жесткий, шуршащий пластиковый панцирь, в котором физически тяжело ходить.

Вторая проблема — это хрупкость проводящих контактов. Пьезополимер вырабатывает электричество, но его нужно как-то снять и передать на нагревательную нить. В местах соединения гибкого пластика PVDF и токопроводящих дорожек при постоянном сгибании колена (а это тысячи циклов за одну прогулку) металлическое напыление или микропроводки мгновенно перетираются, трескаются и выходят из строя.

Третья причина — сложность стирки. Пьезоэлектрические сополимеры PVDF-TrFE очень боятся сильного нагрева и агрессивной химии. Если постирать такие штаны в обычной стиральной машине при температуре выше шестидесяти градусов, полимер пройдет так называемую точку Кюри — его молекулы потеряют строгую полярную ориентацию, и он навсегда превратится в обычную мертвую пластмассу, которая больше никогда не выработает ток.
Оптимальным решением является бережная ручная стирка в прохладной воде без выкручивания, либо использование съемных подогревающих модулей в наколенниках, которые извлекаются перед очисткой одежды.


Главными препятствиями для создания элементов одежды на основе трибоэлектрических наногенераторов являются критическая чувствительность к влаге, высокая скорость механического деструктурирования волокон и низкий коэффициент полезного действия. Присутствие атмосферной влажности и выделение человеческого пота приводят к мгновенному поверхностному замыканию электродов, из-за чего генерируемый при трении статический заряд рассеивается, полностью останавливая выработку тока. Постоянное интенсивное микротрение в подвижных зонах вызывает ускоренный износ, истончение и разрыв токопроводящих углеродных или металлизированных наноструктур, интегрированных в текстильную матрицу. Низкий коэффициент полезного действия, составляющий для текстильных ТЭНГ в среднем от одного до пяти процентов, ограничивает выходную мощность системы уровнями в несколько милливатт, чего недостаточно для генерации ощутимого теплового потока и эффективного прогрева сустава при обычной скорости ходьбы.

Еще более натуральная тема для штанов с подогревом и также не далекая от лунных пылезащитных механизмов — это использование материалов с вшитыми трибоэлектрическими наногенераторами (ТЭНГ). Они работают на эффекте статического электричества от трения. То есть собирают электрические заряды, выработанные под действием трения и превращают их в направленный электрический ток.
Поэтому чтобы штаны с вплетенными ТЭНГ давали тепло, нужно использовать ткани, при трении которых друг о друга вырабатываются статические заряды на их поверхностях. 

Для штанов с подогревом можно сделать их внутренний слой из натурального шелка, а внешний — из натуральной шерсти. Шелк и шерсть находятся на разных полюсах трибоэлектрического ряда, поэтому при их трении возникает сильный статический заряд. Если вплести в места их соприкосновения тончайшие металлизированные нити, этот заряд можно собирать и превращать в тепловую энергию, создавая полностью экологичную, автономную текстильную систему обогрева.

Складки пространства-времени и расслоения в одежде:

Верх платья — искривление пространства-времени из-за гравитационного действия масс.

На юбке — топологическая скрутка пространства и расслоение Хопфа с точкой инверсии в центре, где накопленное упругое напряжение пространства не разрушается, а перекручивается, переводя систему через точку обнуления электромагнитного поля в новое топологическое качество и избавляясь от сингулярностей.

Планируется также сделать сверху рюши с нехаусдорфовым слиянием окрестностей (когда их нельзя отделить друг от друга). Наше пространство в общепринятых теориях является хаусдорфовым, но так ли это?…


P.S. Знали бы вы, сколько шоколадок пришлось съесть, чтобы cактивизировать себя на шитье… ))
Зато пока шила, я поняла, что не до конца понимала по физике в этих темах. Полезная практика!

🚶Пока я делала отчеты про защиту от лунной пыли с использованием пьезоматериалов, придумала механизмы для штанов с подогревом с несколько аналогичными конструкциями)) Работать на природе в надгвигающиеся холода все тяжелее и связки и суставы говорят: «Дай нам тепло!» 

Поэтому я задумалась о создании штанов с подогревом, особенно под коленками и, желательно, из максимально натуральных материалов. Чтобы такие штаны были максимально природными, их можно сшить из плотной натуральной ткани, например, из органического хлопка, льна или конопляного волокна (особенно прочного и износостойкого). В зоны суставов, которые сильнее всего деформируются при ходьбе и которые которые нужнее всего подогревать, незаметно вшиваются внутренние слои из пьезоэлектрического сополимера PVDF-TrFE. Этот полимер могут делать в виде тончайших, гибких и невесомых пленок или даже эластичных нитей.

При каждом шаге, когда колено и щиколотка сгибается, скрытая внутри полимерная вставка пьезоматериала растягивается, что приводит к выработке электрического тока. Этот ток по тонким изолированным нитям с углеродным нанонапылением и металлическими волокнами внутри передается в зоны, которые нужно согреть. Там электрический заряд проходит через микроскопическое сопротивление и превращается в тепло. К связкам току бежать ближе всего и, соответственно, теплоотдача там выше. 

«Конопляные штаны с подогревом» — будто это будет хорошо продаваться)) Даже жаль, что у меня совсем нет энтузиазма в сфере продаж.

Анекдот месяца:

— И как это вы столько успеваете?
— Очень просто: Клоду сказал, что пошел в жпт, жпт сказал, что пошел к Клоду, а сам — в ворд и работать, работать, работать!


Мне нравился и советский вариант этого анекдота:

Жене сказал, что пошел к любовнице.
Любовнице сказал, что пошел к жене.
А сам — чертить, чертить, чертить!

So true :)

Законы физики и... ошибки?

Я всегда стараюсь проверять свои посты на предмет ошибок, но каждый раз, практически каждый, делаю какую-нибудь идиотскую ошибку в слове.
Так и в школе, даже в математических задачах, я постоянно выполняла все самое сложное, а потом делала наитупейшую ошибку в чем-то простом. И меня всегда ругали за эту неаккуратность — вот всё хорошо, столько всего может, если бы ещё была аккуратнее! А ведь одно с другим не уживается. И не это ли дает порой творческий полет и неожиданный выход на свежие идеи? Например, я всегда использовала ошибки в конструировании одежды как средство создания нестандартного кроя и в итоге все сшивалось как нельзя лучше и получалось на порядок интереснее.

А природа делает ошибки? Есть ли место для ошибок в законах физики?
И ошибки в построении молекул ДНК, которые впоследствии вносят генетическое разнообразие, и вероятностные процессы — всё это пространство для ошибок, причём своего рода полезных ошибок. На самом деле, у природы есть всегда план Б, который корректирует существенные неточности и пускает процесс в нужное русло.

В детстве у меня всегда представлялся лес в виде тензоров и наборов чисел. И я всегда думала, почему же в природе всё такое неровное, всё со щербинками и случайными искривлениями. Потом на конференции в Сарове в 2023м, сидя вместо лекций в красивом сосновом подлеске и подготавливая свой доклад по неустойчивостям в плазме, я поняла, что к этим неровностям природы тоже приводят неустойчивости, которые мы не можем описать без использования комплексных чисел.

Кванты полностью построены на этой фундаментальной неопределенности и флуктуациях. Квантовая механика говорит нам, что на самом глубоком микроуровне Вселенной нет детерминизма, а есть лишь волны вероятностей (которые мы, возможно, просто пока не умеем адекватно оценивать). Частица не движется по идеальной траектории, она словно пробует все возможные (в том числе ошибочные) пути одновременно. Из этого хаоса виртуальных траекторий и случайных квантовых флуктуаций вакуума в итоге рождается наша макроскопическая реальность. Природа не просто допускает ошибки, она соткана из них, превращая случайные отклонения в единственный двигатель эволюции материи. (По крайней мере по существующим сейчас научным теориям и представлениям.)

Я всегда стараюсь проверять свои посты на предмет ошибок, но каждый раз, практически каждый, делаю какую-нибудь идиотскую ошибку в слове.
Так и в школе, даже в математических задачах, я постоянно выполняла все самое сложное, а потом делала наитупейшую ошибку в чем-то простом. И меня всегда ругали за эту неаккуратность — вот всё хорошо, столько всего может, если бы ещё была аккуратнее! А ведь одно с другим не уживается. И не это ли дает порой творческий полет и неожиданный выход на свежие идеи? Например, я всегда использовала ошибки в конструировании одежды как средство создания нестандартного кроя и в итоге все сшивалось как нельзя лучше и получалось на порядок интереснее.

А природа делает ошибки? Есть ли место для ошибок в законах физики?
И ошибки в построении молекул ДНК, которые впоследствии вносят генетическое разнообразие, и вероятностные процессы — всё это пространство для ошибок, причём своего рода полезных ошибок. На самом деле, у природы есть всегда план Б, который корректирует существенные неточности и пускает процесс в нужное русло.

В детстве у меня всегда представлялся лес в виде тензоров и наборов чисел. И я всегда думала, почему же в природе всё такое неровное, всё со щербинками и случайными искривлениями. Потом на конференции в Сарове в 2023м, сидя вместо лекций в красивом сосновом подлеске и подготавливая свой доклад по неустойчивостям в плазме, я поняла, что к этим неровностям природы тоже приводят неустойчивости, которые мы не можем описать без использования комплексных чисел.

Кванты полностью построены на этой фундаментальной неопределенности и флуктуациях. Квантовая механика говорит нам, что на самом глубоком микроуровне Вселенной нет детерминизма, а есть лишь волны вероятностей (которые мы, возможно, просто пока не умеем адекватно оценивать). Частица не движется по идеальной траектории, она словно пробует все возможные (в том числе ошибочные) пути одновременно. Из этого хаоса виртуальных траекторий и случайных квантовых флуктуаций вакуума в итоге рождается наша макроскопическая реальность. Природа не просто допускает ошибки, она соткана из них, превращая случайные отклонения в единственный двигатель эволюции материи. (По крайней мере по существующим сейчас научным теориям и представлениям.)