Изобретения + Познавательно

Календарная осень в самом разгаре, температурные показатели указывают на то, что со дня на день придется осуществлять сезонную смену шин. Пустяковая на первый взгляд операция может обернуться незапланированными тратами, так как шиномонтажники не устают навязывать различные дополнительные опции, среди которых самой популярной является накачка шин азотом.

Адептов и противников этого действия великое множество, тогда как аргументы специалистов могут поколебать иных скептиков. Давайте рассмотрим каждый из них подробнее.

Стабильное давление

Это наверняка будет первое, что вам скажут на шиномонтаже в пользу такой услуги. Еще прозвучит, что азот – идеальный газ, который меньше сжимается/расширяется при температурных колебаниях. Аргументы эти вполне соответствуют истине, но не работают при практическом применении, которое далеко от идеальных условий или «сферической курицы в вакууме», как говорят физики.

Обычный воздух состоит приблизительно из 78% азота и 21% кислорода; автомобильная шина не является сосудом постоянного объема, а законы физики, в частности закон Гей-Люссака (гусары, молчать), утверждают, что у всех газов температурный коэффициент объемного расширения одинаковый. Таким образом, универсальность азота разбивается о факты, что, кстати, можно и озвучить мастерам на шиномонтаже, после чего беседа с ними, скорее всего, будет окончена.

Впрочем, это вовсе не означает, что азот не обеспечивает более стабильного давления. Но происходит это по другой причине – из-за отсутствия в нем влаги и других посторонних примесей в виде, например, углекислого газа или водяного пара. Именно этот пар увеличивает давление в шине при нагревании и снижает его при охлаждении, что может привести к избыточному или, наоборот, недостаточному давлению. А это уже чревато ухудшением управляемости и увеличенным топливным «аппетитом» автомобиля. Так что в данном случае азот действительно будет обеспечивать более стабильное давление в шинах, нежели обычный воздух, хотя и по совсем иным причинам.

Ни утечек, ни травления

Здесь эффект, как ни странно, обратный: научное обоснование правдиво, а практическая сторона вопроса – нет. Шиномонтажники с видом знатоков наверняка упомянут, что у кислорода выше проницаемость через поры различных материалов (а таковые и в шинной резине тоже есть), тогда как азот улавливается мембраной.

Да, с научной точки зрения всё верно: азот можно отделить от кислорода при помощи сосуда с тончайшей мембраной. Молекулы кислорода свободно пройдут сквозь стенки этой мембраны, а частицы азота, более крупные по структуре, в ней будут накапливаться. Но происходит данный процесс в лабораторных условиях и называется «разделением газовой смеси». Реалий бытового автомобилиста, понятное дело, это не касается.

Кстати, автомобильные инженеры о данном свойстве газов знают, поэтому на новую резину изнутри наносится специальный полимер, который и удерживает воздух внутри. К слову, и специалисты шиномонтажа об этом осведомлены, как и о том, что при наличии трещин на резине выходить оттуда будет одинаково хорошо как обычный воздух, так и «всесильный» чудо-азот.

Не вызывает окисления

Талантливые продавцы, приводящие такой аргумент, бьют по клиентам-педантам и людям, привыкшим считать каждую копейку. Как так, новый вентиль поставил, а он проржавеет за сезон и буду я на полупустой покрышке ездить, а потом ее выкину?! А тут люди говорят, что азотом закачал – и порядок, изнутри резине моей ничего не грозит…

Увы, думать так будет полезно только для успокоения нервов. На практике самый обычный воздух, даже при наличии в нем влаги, не настолько губителен для внутреннего микромира колес вашего автомобиля. Куда большей агрессии шина подвергается снаружи: зимние реагенты, механический износ, влияние ультрафиолета. Из-за совокупности всех этих условий шина гарантированно «умрет» раньше, чем из-за «зловредного» воздуха внутри неё. Хотя технически, да, азот сухой и, как мы выяснили из абзаца выше, чистый – тут всё верно.

Лёгок и негорюч

Сразу скажем, что оба этих утверждения – чистая правда, которая, впрочем, никак не отразится на эксплуатации гражданского автомобиля. Шиномонтажники гарантированно скажут, что колесо, накачанное азотом, будет легче колеса, накачанного воздухом. Молярная масса азота равна 14, а кислорода – 16. Это означает, что формально кислород действительно тяжелее азота.

Но смысла в различии точных расчетов закачанного количества кислорода и азота в молях при определенном давлении и заданной концентрации нет – фактически разница будет лишь в несколько граммов. Добавим сюда вес балансировочных грузов – и увидим, что никакой значительной пользы в виде топливной экономичности и улучшения динамики не останется, а значит, данное значение имеет только маркетинговый характер, поэтому забивать себе голову этим не нужно.

Что касается инертности азота и его неспособности поддерживать горение, то этот параметр действительно имеет место. Но важен он только в том случае, если вы управляете гоночным болидом, самолетом или хотя бы ездите на низкопрофильной резине, – тогда внезапный взрыв покрышки под давлением не вызовет усиления пламени. Во всех остальных случаях доплачивать за азот в резине не имеет смысла.

***

Резюмируя сказанное выше, остается честно ответить на вопрос: закачивать в колеса азот или нет? Тут важно вспомнить, что такие качества, как улучшение управления автомобилем, уменьшение тормозного пути, снижение топливного расхода и износа протектора, повышение качества сцепления с дорогой, в первую очередь зависят от оптимального давления в шинах.

Поэтому, осуществляя плановую смену резины, лучше убедитесь в правильной размерности и целостности покрышек и клапанов колес, а также в наличии всех шпилек на колесах после завершения процедуры. Ну а если внутренний перфекционист требует, чтобы в вашем высокотехнологичном транспортном средстве, даже если это подержанный Renault Logan, всё было красиво не только внутри, но и снаружи, тогда порадовать колеса заправкой азотом определенно стоит. Даже если фактическую разницу от этого при управлении вы вряд ли почувствуете.

События автомира

То, что вы, возможно, пропустили, – в подборке BAMPER.BY

В Ferrari одобрили расчет в криптовалюте, но только для покупателей из США

Впрочем, данную практику Ferrari намеревается в дальнейшем распространить на Европу и другие регионы, где законодательство позволяет расплачиваться в криптовалюте. Компания будет принимать в США биткоины, «эфир» и USDC. В разных странах список криптовалют, возможно, будет различным.

По словам директора компании по маркетингу и коммерции Энрико Гальеры, Ferrari разрешила такую форму оплаты, чтобы ответить на запрос рынка, так как многие ее клиенты инвестируют в криптовалюты.

Кроме того, компания таким способом надеется сократить свой углеродный след. Отметим, что в Ferrari намерены добиться углеродной нейтральности по всей цепочке создания стоимости продукции к 2030 году.

Сколько спорткаров компания собирается продавать за криптовалюту, Гальера не уточнил. Однако известно, что за первые шесть месяцев 2023 года Ferrari поставила более 1800 машин в американский регион, включающий и США.

Mercedes-Benz открыл прием заказов на электротягач eActros

Штутгартская компания продемонстрировала новейший тягач на электротяге, который способен окупить себя в течение пяти лет. Так, на домашнем рынке дебютировал двухосный грузовик eActros – флагман подразделения Daimler Truck.

Производитель утверждает, что электрокар способен работать в составе автопоезда полной массой 44 тонны, а запас его хода на одной зарядке составит 500 км. Цены на новинку пока не объявлены, но ожидается, что электротягач окажется в 2,5 раза дороже своего дизельного аналога.

Столь значительный ценник не станет препятствием для бизнеса, считают в компании, так как по расчётам Mercedes-Benz новинка сможет окупиться за 5 лет эксплуатации или 600 тыс. км пробега. Подробные расчёты брендом пока не приводятся, хотя отмечается, что зарядка учтена по субсидируемому государством тарифу. Mercedes-Benz обещает, что даже через 1,2 млн км тяговая батарея не деградирует полностью, то есть остаточная ёмкость составит более 80% исходной.

Тягач Mercedes-Benz eActros оснащается парой электродвигателей в приводе задней оси, 4-ступенчатой коробкой передач и литий-железо-фосфатным аккумулятором от китайской фирмы CATL ёмкостью 621 кВ*ч. Постоянная мощность грузовика составляет 544 л.с., тогда как пиковая достигает 816 сил. В модели есть многорежимная система рекуперации кинетической энергии, а также «умный» круиз-контроль, способный учитывать данные навигации, чтобы максимально эффективно расходовать электроэнергию.

От 400-киловаттного источника тока можно пополнить заряд с 20 до 80% за 45 минут, а вот от маломощной 22-киловаттной розетки тягач придётся заряжать почти 36 часов. Запас хода 500 км Mercedes-Benz не смущает: установлено, что 60% клиентов бренда проезжают в день куда меньшее расстояние. Особенностями электрического тягача являются матричные фары, а также удлинённая на 8 см кабина с оригинальным дизайном.

В серийное производство Mercedes-Benz eActros поступит в конце 2024 года, а затем линейка электрических грузовиков пополнится самосвалами. В планах немецкой марки – предложить мегаваттную зарядку, с которой актуальная батарея будет заряжаться с 20 до 80% примерно за полчаса.

Представлено новое поколение премиального седана Toyota Crown

Компания Toyota продемонстрировала премиум-седан Crown нового поколения. Предсерийный прототип модели дебютировал в Японии без технических характеристик, однако габариты, внешность, салон и начинка на топливных элементах уже известны.

Toyota Crown сохранила заднеприводную платформу с продольным расположением двигателя, только теперь новый седан получил ниспадающую крышу, абрис кузова в стиле лифтбека и дизайн в духе переднеприводных моделей одноимённого семейства.

Также отметим, что сегодня Toyota Crown представляет собой целый модельный ряд, большинство авто (речь об аналогах новой волны) построено на платформе TNGA-K с поперечным расположением двигателя и имеет 5-дверный кузов. Данная версия совсем иная: в ее основе лежит платформа TNGA-L с задним приводом, а у кузова лишь 4 двери, поэтому речь идёт о седане шестнадцатого поколения.

Длина новинки составляет 5030 мм, ширина – 1890 мм, высота – 1470 мм, колёсная база – 3000 мм. Перёд у всех Toyota Crown новой формации мало чем отличается, тогда как корма может быть разной: конкретно у этого седана высокий центральный тоннель, подлокотник с блоком электрических регулировок, а также есть возможность отодвинуть переднее пассажирское кресло и сложить подголовник.

Демонстрационная машина, представленная на снимках, принадлежит к серии FCEV, что значит, что под капотом у нее силовая установка на топливных элементах. Также для японского рынка будут предложены бензин-электрические версии типа HEV, но других подробностей о технической начинке пока нет. Вся информация об оснащении и сроках начала продаж появится в конце текущего месяца.

Леворульные Toyota Crown нового поколения тоже выпустят: эти авто очень ждут в Китае, который выступит для них одним из ключевых рынков. Не исключено, что четырёхдверка с базовым задним приводом станет самой дорогой в новом семействе Crown.

Subaru продемонстрировала лимитированную версию спорткупе BRZ Touge

Японский автопроизводитель в связи с изменением курса корпоративного развития выпустил лимитированную версию спортивного купе BRZ Touge вместо существующей STI. Теперь максимумом, который Subaru может предложить фанатам, станет модификация tS с особым декором и настройками, но без серьёзных технических доработок.

Премьеру нового купе на итальянском рынке подразделение Subaru отметило выпуском лимитированной версии BRZ Touge, нареченной в честь тоге – японской гонки в формате быстрой и точной езды по извилистым горным перевалам. За счёт аксессуаров из фирменного каталога производитель создал уникальную модель, поскольку до этого все указанные в списке оснащения детали не встречались в одном автомобиле.

Так, купе получило 18-дюймовые диски OZ Racing Ultraleggera Race в каноничном золотистом цвете, дополненном логотипами Touge и шинами Michelin Pilot Sport 4. В качестве альтернативного варианта доступны серые колёса с резиной Yokohama BluEarth Winter V905. В салоне изменения коснулись лишь фирменных ковриков и накладок на пороги с эмблемами спецверсии.

Специальный вариант купе в цвете Blue Pearl получил небольшой комплект аэродинамических элементов STI с передним сплиттером и задним спойлером, порогами, двойными патрубками спортивного выхлопа Supersprint со специальным декором и надписью Subaru BRZ Touge, а также написанием «горный перевал» по-японски.

О доработках мотора речи не идет. Стоимость BRZ Touge составит 49.500 евро, что окажется немного дороже базового варианта автомобиля. При этом общий тираж «лимитки» составит всего 60 экземпляров, созданных исключительно для рынка Италии.

В честь юбилея McLaren выпустили особую колонку

Британская производитель премиальных акустических систем Bowers & Wilkins отметил юбилей McLaren особой колонкой. Так как с 2015 года все новые автомобили McLaren оснащаются акустической системой упомянутого производителя, в честь 60-летия автобренда в текущем году была выпущена Bowers & Wilkins – эксклюзивная беспроводная колонка.

Особая колонка Bowers & Wilkins Zeppelin McLaren 60th Anniversary Edition доступна в двух цветах: тёмном оттенке Galvanic Grey и фирменном ярко-оранжевом Papaya Orange.

В зависимости от цветового решения корпуса соответствующим образом окрашиваются и управляющие элементы: на серой колонке они оранжевые, а на оранжевой – серые. Дополнен облик устройства юбилейным логотипом McLaren и эмблемой в виде птички киви, которую своим талисманом однажды выбрал основатель компании Брюс Макларен.

Тираж беспроводной колонки Bowers & Wilkins Zeppelin Mclaren 60th Anniversary Edition ограничен всего 60 экземплярами. Стоимость одного девайса – 899 евро. Причем аксессуар будет доступен лишь в избранных дилерских центрах McLaren по всему миру.

В стандартной инженерной практике привычный процесс создания изделия или детали начинается с рутинного процесса разработки. Потом по сборочному чертежу собирается, например, целый редуктор. Делается это руками и с помощью "какой-то там матери".

Но есть и более привлекательная технология - сфотографировать нужную деталь и буквально из самой фотографии сделать нужное изделие. Речь идёт про фотолитографию, которая активно используется для создания процессоров и микроэлектроники.

Тот процессор, который обеспечивает сейчас работу устройства, с помощью которого вы читаете эти строки, тоже выполнен с применением фотолитографии.

Фотолитография - это не новая технология. Сегодня речь идёт лишь о постоянном увеличении разрешения фотолитографических изделий. Сама же логика процесса появилась ещё аж в 1960 году. Но до сих пор процесс кажется чем-то волшебным. Действительно! Сфотографировал нужную деталь и получил её в рабочем виде. Примерно как 3D-принтер, который может распечатать то, что вы нарисовали на экране, но ещё круче!

Фотолитография и изготовление процессора

Процессор любого устройства - это полупроводниковый прибор. Полупроводники на аппаратном уровне позволяют обеспечивать простейшую логику и реализовывать цепочки, где электрический сигнал ассоциируется с набором 0 и 1, что является основой машинного кода.

В современных устройствах порой даже одного кристаллика полупроводника хватает для осуществления нужной функции. Поэтому, старые добрые транзисторы сегодня вполне можно изготовить в микро размерном диапазоне.

Вот только как изготовить? Идут весьма занятным и простым путём.

Делается изображение нужной схемы сборки и она переносится на подготовленный специальным образом образец. Дальше производятся дополнительные технологические операции и фактически из фотографии получается нужная, уже собранная деталь. Это и будет фотолитография. Но прежде, чем пойти дальше, нам нужны основные знания по устройству процессора или любого чипа.

Простецкое описание устройства процессора

Современный процессор состоит из транзисторов. Вот только те времена, когда для изготовления компьютерных чипов применяли полноразмерные транзисторы давно прошли. Или бы сейчас современный мобильный телефон имел, как в том анекдоте, две ручки для переноски :)...

Полупроводниковые транзисторы изготавливаются методом фотолитографии или ультралиторафии.

Полупроводниковый транзистор - это прибор, в котором по сути дела есть кремний и специальная примесь. В совместном их сочетании организуется управляемый переход p-n-p типа или n-p-n, который активируется сигналом. Процессор - это очень много таких транзисторов, объединенных в цепочку, способную обработать операцию нужным нам образом.

Для того, чтобы соединить транзисторы, можно использовать два способа.

Просто спаять их ножки друг с другом правильным образом, что очень трудоемко и займет много времени, а также полностью исключит слово МИКРО, или же сделать сборку сразу из чего-то с нужными нам свойствами. Последний вариант значительно более технологичный.

Процессор делается из подложки, состоящей из оксида кремния, на которую наносится специальный слой диэлектрика. В нужных местах проводится зонная ионная имплантация. Например, имплантируют ионы бора, что позволяет получить сеть для p-n переходов. Затем пластину помещают в раствор сульфата меди, в котором под действием электрического тока атомы металла оседают в дорожках и образуются токопроводящие области. Они соединяют логические элементы в нужной последовательности.

Итак, проговорим ещё раз. Процессор состоит из подложки из оксида кремния, на ней в нужных местах нанесены ионы бора или другого элемента, содержащего "дырки" или "доноры", чтобы получилось множество транзисторов. Всё это увязано медными соединительными проводами, получившимися в следствие осаждения. Ну а к дорожкам из меди подпаяны выводы процессора.

Фотолитография в деле

Остаётся главный вопрос - как разметить на пластинке из оксида кремния те "нужные места", куда попадут ионы с донорами или акцепторами?

Можно нанести диэлектрическое покрытие, которое не пропустит там где не надо поток ионов и в этом диэлектрическом покрытии вырезать нужную схему расположения элементов. Но тогда размер процессора будет ограничен размерами фрезеровального инструмента. Получим чемодан :)...

Можно резать диэлектрик на подложке лазером. Но это дорого, сложно и резать диэлектрик - не самое простое занятие и опять-таки размер будет ограничен подвижностью привода источника КПЭ.

А можно нарисовать нужную схемку расположения будущих полупроводников на бумажке, потом уменьшить её, потом распечатать и перенести на диэлектрический слой. Затем останется протравить изделие зонами и получить практически готовое изделие. Переносится картинка примерно по той же логике, что и фотография на пленку. Свет просто засвечивает те точки, которые обозначены схемой.

Тут процесс не ограничен размером инструмента и упирается только в длину световой волны! Технологичность процесса огромная. Это и есть фотолитография.

Если сильно упрощенно расписать процесс фотолитографии по пунктам, то он будет выглядеть примерно так:

• Взяли пластинку из оксида кремния, нанесли на неё специальный диэлектрический слой

• Поверх диэлектрического слоя нанесли дополнительно фото-слой, на которым засвечивается картинка нужной схемы расположения элементов полупроводников, как это было на строй фотопленке

• Перевели изображение с отрисованной схемы. Там, где фотослой засветился, изменились свойства диэлектрика и его растворимость. Проводим травление.

• После травления слой диэлектрика вытравился в тех зонах, где засветился. Проводится ионная имплантация, и в открытых зонах без диэлектрика ионы проникают в структуру подложки из кремния, а в зонах, накрытых диэлектрическим слоем - нет.

• Протравливаем всё ещё раз - получаем пластинку, где есть фактически напечатанная с картинки группа транзисторов. Ведь слой подложки кремния теперь сгруппирован со слоем, богатым ионами донора или акцептора.

• Остаётся увязать всё проводниками. Для этого проводится гальваническая обработка и в каналах осаждается медь. На выходе имеем множество транзисторов, увязанных в общую схему.

Современные технологии стремятся к тому, чтобы максимально уменьшить такие "исходные фотографии". Вместе с уменьшением фотографий нужно корректировать и технологию. Сегодня активно продвигается ультралитография EUV или ультрафиолетовая литография. Логика остаётся прежней, но технология адаптируется для всё большего разрешения картинок и уменьшения размеров.

⚡ Если вам понравилась статья, то не забывайте подписываться на мой Telegram-канал, где ещё больше интересных эксклюзивных материалов.

🔹 Ну и читайте мои статьи на Пикабушке.