Cinq percées réalisées par l'Université polytechnique Pierre le Grand de Saint-Pétersbourg

Université polytechnique de Saint-Pétersbourg Pierre le Grand ( SPbPU)
Patrouille de navires sans pilote, élimination des tumeurs sans chirurgie et aluminium superplastique - les ingénieurs de l'Université polytechnique Pierre le Grand de Saint-Pétersbourg (SPbPU) évoquent leur travail.

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En 2020, sur la base des résultats d’un concours du ministère russe de l'Éducation et des Sciences, le centre scientifique de classe mondiale « Technologies numériques de pointe »,coordonné par l’Université polytechnique de Saint-Pétersbourg, a vu le jour. L'objectif principal du Centre est d’assurer des percées scientifiques et technologiques basées sur une recherche fondamentale et appliquée de classe mondiale, et de créer les conditions pour la transition vers un niveau fondamentalement inédit d'application des technologies à forte intensité scientifique et d'efficacité de la production numérique moderne.

Diater : diagnostic et ablation des tumeurs par ultrasons

En février 2020, les scientifiques ont présenté le prototype du premier appareil russe Diater, qui, à l'aide d'ultrasons, détecte et supprime les néoplasmes bénins de la glande mammaire.

Dans ce cas, aucune intervention chirurgicale n'est nécessaire, les incisions étant remplacées par un effet non invasif. La chirurgie par ultrasons (HIFU, ultrasons focalisés de haute intensité) est considérée comme plus sûre pour l'homme, car elle ne provoque pas l'apparition de nouvelles cellules cancéreuses et ne nécessite pas d'anesthésie générale.

Alexandre Berkovitch, chef du laboratoire d'équipement médical à ultrasons de la SPbPU, a expliqué que l'appareil détectait le néoplasme à l'aide d'un scanner, puis émettait avec un capteur spécial un ultrason ciblé qui le détruit.

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De nouvelles versions de l'appareil devraient être utilisées pour éliminer les néoplasmes des glandes mammaires, thyroïdiennes, rénales et hépatiques. La particularité du dispositif, selon Berkovitch, réside dans l'utilisation des ultrasons simultanément dans trois domaines : diagnostique, thérapeutique et contrôle post-opératoire non invasif.

Diater a été développé par des spécialistes du laboratoire de recherche par ultrasons de la SPbPU et de l'usine de fabrication d'instruments de Novossibirsk appartenant au holding Shvabe (Rostec). Des essais techniques et cliniques seront menés en 2020 et 2021, après quoi l'appareil devrait être enregistré auprès de Roszdravnadzor (Service fédéral de surveillance des soins de santé) et entrer sur le marché.

Patrouille sans pilote

Plusieurs projets sans pilote ont été présentés en 2020 par de jeunes ingénieurs de la SPbPU. Parmi eux, le complexe de patrouilles CyberBoat 330 pour les eaux peu profondes mérite une mention particulière.

Les appareils CyberBoat 330 sont polyvalents : ils peuvent assurer une surveillance, patrouiller les zones cibles, explorer les fonds marins et naviguer dans des eaux peu profondes sans crainte de dommages. Alimentés grâce à des sources d'énergie alternatives, ils sont écologiques et ont une faible probabilité de de perte des communications en cas de décharge des batteries principales.

Ces drones sont contrôlés par un opérateur qui définit la mission et surveille sa mise en œuvre. Grâce à des systèmes de vision, d’évitement d'obstacles et de maintien du cap, ils peuvent s'adapter à toutes les situations, y compris en coopération avec d'autres plateformes de ce type. Ceci est nécessaire, par exemple, pour la recherche collective de certains objets.

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Mini-satellites

À l'Institut de physique, de nanotechnologie et de télécommunications de la SPbPU, des spécialistes développent des CubeSats, de très petits satellites artificiels de la Terre. Ces cubes, qui ne mesurent que quinze centimètres de côté, sont essentiels pour l'exploration spatiale et la collecte de données environnementales.

L'une des options d'utilisation de ces nanosatellites est la création d'un système spatial destiné à l'identification automatique de haute précision des navires, notamment pour déterminer leurs dimensions et leur cap. De nos jours, les navires civils sont dotés d’équipements radio qui reçoivent les données de stations au sol. Un nanosatellite survolant la mer pourra recevoir ces informations et les transmettre à la Terre. Les nanosatellites devraient être envoyés en orbite en 2021-2022. Les développements sont menés conjointement avec la Fondation pour la promotion de l'innovation, l’agence spatiale russe Roscosmos et un certain nombre d'entreprises de Saint-Pétersbourg.

Par ailleurs, une plateforme a été développée : un système d'assemblage opérationnel de petits satellites permettant de mener des expériences scientifiques, technologiques et pédagogiques.

Aluminium à haute plasticité

Au cours d'expériences sur l’extension de l'aluminium au moyen d’un arc électrique à haute performance, les chercheurs ont obtenu un métal présentant une plasticité sans précédent. Avec une composition chimique identique à l'alliage standard, les propriétés plastiques, en particulier l'allongement avant rupture de l'alliage, ont triplé, passant de 12 à 41%. Cela signifie qu'il est nécessaire de dépenser trois fois plus d'énergie pour sa destruction et qu’un tel matériau pourra être utilisé plus longtemps.

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« Cette découverte peut, en principe, bouleverser notre vision de la création de structures, a expliqué Oleg Pantchenko, responsable du laboratoire des matériaux et constructions légers de la SPbPU. Les propriétés mécaniques du métal sont toujours fournies avec une marge, et dans notre cas, cette marge est plusieurs fois supérieure aux normes établies ».

Selon lui, le domaine d'application le plus intéressant d'un tel matériau est le secteur de l’exploration privée de l’espace. Le laboratoire a déjà un partenaire en la personne de S7 R&D Center.

« Le matériau développé sera capable de résister plus longtemps aux déformations causées par la charge dans l'espace », a déclaré Pantchenko.

Batteries pour véhicules électriques

L’université polytechnique, conjointement avec la société chinoise ENVNewEnergyTechnologyResearchInstituteCo., élabore des produits pour véhicules électriques, à savoir des batteries au lithium. Le chef de la société chinoise est Wang Qingsheng, diplômé du l’Université polytechnique de Saint-Pétersbourg.

Les experts conçoivent et assemblent des batteries destinées à la traction à l'aide d'un système de thermostatisation unique, et développent leur structure. L'objectif principal est d'augmenter la capacité énergétique des batteries afin que les véhicules électriques puissent voyager plus longtemps avec une seule charge.

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