Im Jahr 2020 wurde im Ergebnis eines Wettbewerbs des Ministeriums für Bildung und Wissenschaft der Russischen Föderation das Wissenschaftliche Zentrum von Weltrang (WZWR) „Fortschrittliche digitale Technologien“ gegründet, das von der SPbPU koordiniert wird. Das Zentrum hat sich zum Ziel gesetzt, wissenschaftliche und technologische Durchbrüche auf der Grundlage grundlegender und angewandter Forschung von Weltrang zu ermöglichen sowie die Bedingungen für den Übergang zu einem vollkommen neuen Niveau der Anwendung von Hightech-Technologien und der Effizienz moderner digitaler Fertigung zu schaffen.
Diater: Diagnose und Entfernung von Tumoren mittels Ultraschall
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Im Februar 2020 stellten Wissenschaftler einen Prototyp des Diaters vor, des ersten russischen Geräts zum Aufspüren und Entfernen gutartiger Tumore in der Brust mithilfe von Ultraschall.
Das Gerät erübrigt einen chirurgischen Eingriff – die Schnitte werden durch nichtinvasive Maßnahmen ersetzt. Die Ultraschallchirurgie (HIFU – Hochintensiver fokussierter Ultraschall) gilt als sicherer für den Menschen, da sie die Entstehung neuer Krebszellen nicht provoziert und keine Vollnarkose erfordert.
Wie der Leiter des Labors für medizinische Ultraschallgeräte des SPbPU Alexander Berkowitsch erklärte, erkennt das Gerät ein Neoplasma mithilfe eines diagnostischen Scanners und sendet dann durch einen speziellen Kraftsensor einen gerichteten Ultraschall aus, der das Neoplasma zerstört.
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Die Gerätemodifikationen sollen zur Entfernung von Neoplasmen in Brust, Schilddrüse, Nieren und Leber eingesetzt werden. Die Einzigartigkeit des Geräts besteht laut Berkowitsch in der gleichzeitigen Anwendung von Ultraschall für drei verschiedene Ziele: Diagnostik, Therapie und nicht-invasive Operationskontrolle.
„Das Diater wurde von Spezialisten des Ultraschalllabors der Staatlichen Universität St. Petersburg und des Nowosibirsker Betriebs für Gerätebau der Schwabe Holding (Rostech) entwickelt. Die technischen und klinischen Tests werden in den Jahren 2020 und 2021 durchgeführt, danach soll das Gerät bei Rossdrawnadsor, dem Föderalen Amt für Sicherheit im Gesundheitswesen, registriert werden und dann auf den Markt kommen.
Unbemannte Patrouillen
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2020 wurden von Nachwuchsingenieuren der SPbPU mehrere Projekte mit unbemannte Boote vorgestellt, darunter der Patrouillenkomplex CyberBoat 330 für flache Gewässer.
Die CyberBoat 330-Einheiten sind vielseitig einsetzbar: Sie können überwachen, in bestimmten Gebieten patrouillieren und den Meeresboden erkunden. Mit ihrem Tiefgang von gerade einmal 30 cm extrem flache Gebiete passieren, ohne Schäden befürchten zu müssen. Dank alternativer Energiequellen sind sie umweltfreundlich und das Risiko eines Kommunikationsverlustes im Falle der Entladung der Hauptbatterien ist geringer.
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Diese unbemannten Boote werden vom Operator bedient, der die Mission festlegt und die Ausführung überwacht, aber dank dem visuelles Erkennungssystem, das Hindernisse und Kursabweichungen erkennen kann, können sie sich an jede Situation anpassen und zudem mit anderen ähnlichen Plattformen zusammenarbeiten. Dies ist z.B. für das Aufspüren eine größeren Menge bestimmter Objekte erforderlich.
Ultrakleine künstliche Erdsatelliten
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Am Institut für Physik, Nanotechnologien und Telekommunikation der Staatlichen Polytechnischen Universität St. Petersburg entwickeln Spezialisten Cubsats – superkleine Satelliten. Diese nur fünfzehn Zentimeter großen Würfel sind für die Weltraumforschung und die Erfassung von Umweltdaten notwendig.
Eine der Anwendungen solcher Nanosatelliten ist die Schaffung eines weltraumgestützten Systems zur hochpräzisen automatischen Identifizierung von Schiffen, die notwendig ist, um deren Abmessungen und Kurs zu bestimmen. Gegenwärtig sind die Schiffe der Handelsmarine mit Funkanlagen ausgestattet, die Daten von Bodenstationen empfangen und an diese senden. Der Nanosatellit, der über das Meer fliegt, wird in der Lage sein, diese Informationen zu empfangen und zur Erde zu senden. Die Nanosatelliten-„Flotte“ sollen in den Jahren 2021 – 2022 auf die Erdumlaufbahn geschickt werden. Die Entwicklung wird gemeinsam mit dem Fonds zur Förderung von Innovationen, Roskosmos und einer Reihe von St. Petersburger Unternehmen durchgeführt.
Darüber hinaus hat die Polytechnische Universität eine Plattform entwickelt: ein „Baukasten“ für die operative Montage von Kleinsatelliten zur Durchführung wissenschaftlicher, technologischer und pädagogischer Experimente.
Aluminium mit einzigartiger Plastizität
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Im Rahmen von Experimenten zum Hochleistungs-Lichtbogenschmelzen bei der Aluminiumproduktion erhielten die Forscher ein Metall mit einzigartiger Plastizität: Bei identischer chemischer Zusammensetzung wie bei einer Standardlegierung stiegen die plastischen Eigenschaften, insbesondere die Reißdehnung, auf das Dreieinhalbfache – von 12 % auf 41 %. Das bedeutet, dass für einen Bruch mehr als dreimal mehr Energie aufgewendet werden muss und dass ein solches Material eine deutlich größere Lebensdauer hat.
„Diese Entdeckung kann die Sicht auf die Schaffung von Konstruktionen grundlegend verändern“, erklärte Oleg Pantschenko, Leiter des Labors für leichte Materialien und Konstruktionen der SPbPU. „Die mechanischen Eigenschaften von Metall werden immer mit bestimmten Reserven ausgelegt, und in unserem Fall ist diese Reserve um ein Vielfaches höher als die festgelegte Norm.“
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Seiner Meinung nach ist das interessanteste Anwendungsgebiet für dieses Material die private Weltraumindustrie, in der das Labor mit dem S7 R&D Center einen idealen Partner hat.
„Das so produzierte Material wird es gestatten, Verformungen, die durch die Belastung im Raum verursacht werden, über einen längeren Zeitraum zu widerstehen“, erklärte Pantschenko.
Akkumulatoren für den Elektrotransport
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Die Polytechnische Universität entwickelt zusammen mit dem chinesischen Unternehmen ENV New Energy Technology Research Institute Co. Produkte für Transportmittel mit Elektroantrieb auf der Basis von Lithium-Ionen-Batterien. Der Leiter des chinesischen Unternehmens ist Wang Qingsheng, Absolvent der SPbPU.
Spezialisten entwerfen und montieren Batterien für Traktionsbatterien unter Verwendung eines einzigartigen Temperaturkontrollsystems und deren Architektur. Das Hauptziel besteht darin, die Energiekapazität der Akkumulatoren zu erhöhen, so dass Elektrofahrzeuge mit einer Aufladung länger fahren können.