Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Naukowcy znaleźli nowe zastosowanie dla lewitacji magnetycznej, zjawiska dobrze znanego konstruktorom i pasażerom kolei Maglev, gdzie tradycyjne tory zostały zastąpione układem elektromagnesów. Teraz przyszła kolej na czujniki do analizowania zawartości soli w wodzie bądź tłuszczu w pokarmach i napojach, m.in. serze, wodzie czy mleku (Journal of Agricultural and Food Chemistry).

Zespół doktora George'a Whitesidesa z Uniwersytetu Harvarda podkreśla, że pomiar gęstości substancji odgrywa ważną rolę w przemyśle spożywczym czy medycynie, ponieważ dostarcza informacji na temat składu chemicznego. Gęstość wskazuje np. na zawartość cukru w napojach gazowanych i alkoholu w winie, pozwala też stwierdzić, czy woda w systemie irygacyjnym nie jest przypadkiem za bardzo zasolona. Urządzenia wykorzystywane dotąd do tych celów często były za drogie i zbyt skomplikowane, stąd pomysł naukowców na czujnik w wersji maglev.

Amerykański wynalazek jest zbudowany z wypełnionego roztworem paramagnetycznych jonów pojemnika wielkości kostki lodu oraz umieszczonych nad i pod nim magnesów neodymowych (powinny one być tak ustawione, żeby bieguny jednoimienne znajdowały się naprzeciw siebie). Diamagnetyczny obiekt należy umieścić w pojemniku z paramagnetyczną cieczą, a następnie włożyć kontener między magnesy. Później wystarczy określić pozycję badanego obiektu na osi pionowej. Dotąd oznaczano w ten sposób zasolenie wody, gęstość ziaren, a także porównywano zawartość tłuszczu w mleku, serze i maśle orzechowym czy stosunek wielonienasyconych i jednonasyconych kwasów tłuszczowych w różnych olejach roślinnych.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przechłodzona woda to tak naprawdę dwie ciecze w jednej – wykazali naukowcy z Pacific Northwest National Laboratory (PNNL). Wykonali oni szczegółowe badania wody, która zachowuje stan ciekły znacznie poniżej temperatury zamarzania. Okazało się, że w wodzie takiej istnieją dwie różne struktury.
      Odkrycie pozwala wyjaśnić niektóre dziwne właściwości, jakie wykazuje woda w niezwykle niskich temperaturach, jakie panują w przestrzeni kosmicznej czy na krawędziach atmosfery. Dotychczas istniały różne teorie na ten temat, a naukowcy spierali się co do niezwykłych właściwości przechłodzonej wody. Teraz otrzymali pierwsze eksperymentalnie potwierdzone dane odnośnie jej struktury. Nie są to spory czysto akademickie, gdyż zrozumienie wody, która pokrywa 71% powierzchni Ziemi, jest kluczowe dla zrozumienia, w jaki sposób reguluje ono środowisko naturalne, nasze organizmy i jak wpływa na samo życie.
      Wykazaliśmy, że ciekła woda w ekstremalnie niskich temperaturach jest nie tylko dość stabilna, ale istnie też w dwóch stanach strukturalnych. Odkrycie to pozwala na rozstrzygnięcie sporu dotyczącego tego, czy mocno przechłodzona woda zawsze krystalizuje przed osiągnięciem stanu równowagi. Odpowiedź brzmi: nie, mówi Greg Kimmel z PNNL. Dotychczas naukowcy sprzeczali się np. o to, czy woda schłodzona do temperatury -83 stopni Celsjusza rzeczywiście może istnieć w stanie ciekłym i czy jej dziwne właściwości nie wynikają ze zmian zachodzących przed krzepnięciem.
      Woda, pomimo swojej prostej budowy, jest bardzo skomplikowaną cieczą. Na przykład bardzo trudno jest zamrozić wodę w temperaturze nieco poniżej temperatury topnienia. Woda opiera się zamarznięciu. Potrzebuje ośrodka, wokół którego zamarznie, jak np. fragment ciała stałego. Woda rozszerza się podczas zamarzania, co jest zadziwiającym zachowaniem w porównaniu z innymi cieczami. Jenak to dzięki temu na Ziemi może istnieć życie w znanej nam postaci. Gdyby woda kurczyła się zamarzając i opadała na dno lub gdyby para wodna w atmosferze nie zatrzymywała ciepła, powstanie takiego życia jak obecnie byłoby niemożliwe.
      Bruce Kay i Greg Kimmel z PNNL od 25 lat badają niezwykłe właściwości wody. Teraz, przy pomocy Loni Kringle i Wyatta Thornleya dokonali przełomowych badań, które lepiej pozwalają zrozumieć zachowanie molekuł wody.
      Wykazały one, że w mocno przechłodzonej wodzie dochodzi do kondensacji w gęstą podobną do płynu strukturę. Istnieje ona równocześnie z mniej gęstą strukturą, w której wiązania bardziej przypominają te spotykane w wodzie. Proporcja gęstej struktury gwałtownie obniża się wraz ze spadkiem temperatury z -28 do -83 stopni Celsjusza. Naukowcy wykorzystali spektroskopię w podczerwieni do obserwowania molekuł wody i wykonania obrazowania na różnych etapach badań. Kluczowy jest fakt, że wszystkie te zmiany strukturalne były odwracalne i powtarzalne, mówi Kringle.
      Badania pozwalają lepiej zrozumieć zjawisko krupy śnieżnej, która czasem opada na ziemię. Tworzy się ona gdy płatki śniegu stykają się w górnych partiach atmosfery z przechłodzoną wodą. Ciekła woda a górnych partiach atmosfery jest silnie przechłodzona. Gdy dochodzi do jej kontaktu z płatkiem śniegu, gwałtownie zamarza i w odpowiednich warunkach opada na ziemię. To jedyny raz, gdy większość ludzi ma do czynienia z przechłodzoną wodą, mówi Bruce Kay.
      Dzięki pracy amerykańskich uczonych można będzie lepiej zrozumieć, jak ciekła woda może istnieć na bardzo zimnych planetach. Pomoże też w badaniu warkoczy komet, w które w znacznej mierze składają się z przechłodzonej wody.
      Praca Kaya i Kimmela znajdzie też praktyczne zastosowanie. Pomaga ona bowiem lepiej zrozumieć np. zachowanie molekuł wody otaczających proteiny, co pomoże w pracach nad nowymi lekami. Woda otaczająca indywidualne proteiny nie ma zbyt dużo miejsca. Nasze badania mogą pomóc w zrozumieniu, jak woda zachowuje się w tak ciasnych środowiskach, mówi Kringle. Thornley dodaje zaś, że podczas przyszłych badań możemy wykorzystać opracowaną przez nas technikę do śledzenia zmian zachodzących podczas różnych reakcji chemicznych.
      Więcej o badaniach można przeczytać w artykule Reversible structural transformations in supercooled liquid water from 135 to 245 K.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Pewnego dnia będziemy mogli monitorować stan swojego zdrowia używając do tego celu... ołówka i rysując nim urządzenie bioelektroniczne. Tak przynajmniej obiecują naukowcy z University of Missouri, którzy dowiedli, że ołówek i kawałek papieru to wszystko, czego potrzeba, by stworzyć urządzenie do monitorowania stanu zdrowia.
      Profesor Zheng Yan zauważa, że wiele komercyjnych urządzeń biomedycznych umieszczanych na skórze składa się z dwóch podstawowych elementów: modułu biomedycznego oraz stanowiącego podłoże elastycznego materiału, który zapewnia mocowanie do skóry i kontakt z nią.
      Standardowy sposób produkcji takich urządzeń jest złożony i kosztowny. W przeciwieństwie do tego nasza technika jest tania i bardzo prosta. Możemy stworzyć takie urządzenie za pomocą papieru i ołówka, mówi Yan.
      Warto pamiętać, że wkład ołówków stanowi głównie grafit. Naukowcy zauważyli, że ołówki zawierające ponad 90% grafitu są w stanie przewodzić duże ilości energii, jaka powstaje w wyniku tarcia rysika o papier. Szczegółowe badania wykazały, że do stworzenia na papierze różnych urządzeń biomedycznych najlepsze są ołówki, w których rysiku jest 93% grafitu. Yan zauważył też, że pomocny może być biokompatybilny klej w spraju, który można nałożyć na papier, by lepiej przylegał do skóry.
      Naukowcy mówią, że ich odkrycie może mieć olbrzymie znaczenie dla rozwoju taniej, domowej diagnostyki medycznej, edukacji czy badań naukowych. Na przykład jeśli ktoś ma problemy ze snem, jesteśmy w stanie narysować biomedyczne urządzenie, które pomoże monitorować sen tej osoby, stwierdza Yan. Dodatkową zaletą takich urządzeń jest fakt, że papier bardzo szybko ulega biodegradacji, więc produkcja tego typu czujników nie będzie wiązała się z wytwarzaniem zalegających odpadów.
      Autorzy badań twierdzą, że w ten sposób można będzie tworzyć czujniki temperatury, czynności elektrycznej mięśni i nerwów obwodowych, pracy układu krążenia, czujniki oddechu, urządzenia monitorujące pH potu, zawartość w nim glukozy czy kwasu moczowego i wiele innych urządzeń. Jakość przekazywanych przez nie sygnałów jest porównywalna z komercyjnie dostępnymi czujnikami. Całość zaś zasilana będzie dzięki wilgoci obecnej w powietrzu. Jak zauważyli naukowcy, pojedyncze narysowane ołówkiem urządzenie o powierzchni 0,87 cm2 może dzięki wilgotności powietrza generować przez 2 godziny napięcie sięgające 480 mV.
      Opisujący badania Yana artykuł Pencil-paper on-skin electronics został opublikowany w PNAS. Badania były finansowane przez amerykańską Narodową Fundację Nauki, Narodowe Instytuty Zdrowia oraz Biuro Badań Naukowych Sił Powietrznych.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Badacze z Imperial College London opracowali czujnik, który pozwala monitorować parametry życiowe zwierząt i ludzi, odpowiednio, przez futro i ubranie. Zespół porównuje swój wynalazek do elastycznej głowicy stetoskopu.
      Autorzy artykułu z pisma Advanced Functional Materials wyliczają, że za pomocą ich rozciągliwego kompozytowego przetwornika akustycznego można monitorować np. tętno czy częstość oddechu. Nie przeszkadza przy tym sierść i do 4 warstw ubrania.
      Brytyjczycy uważają, że ich wynalazek przyda się nie tylko właścicielom zwierząt, ale i weterynarzom, którzy by monitorować stan zwierzęcia w czasie operacji, nie będą musieli golić jego futra. Ekipa wspomina też o usprawnieniu pracy psów tropiących, poszukujących bomb i zaginionych osób. W przypadku ludzi można by mierzyć parametry życiowe przez ubranie, bez kontaktu ze skórą.
      Uważa się, że ubieralne rozwiązania odegrają ważną rolę w monitorowaniu zdrowia i wczesnym wykrywaniu chorób. Nasza rozciągliwa, elastyczna propozycja to całkowicie nowy typ czujnika do monitorowania zdrowia zwierząt i ludzi przez sierść lub ubranie - podkreśla dr Firat Guder.
      W przypadku ludzi mamy sporo różnych urządzeń monitorujących, lecz dla psów, kotów i innych zwierząt nie ma obecnie zbyt wielu ubieralnych opcji. Brytyjczycy sugerują, że jednym z powodów jest to, że dzisiejsze rozwiązania nie spełniają swojej funkcji przez futro.
      Rozwiązanie zaprezentowane przez zespół z Imperial College London jest wytwarzane kilkuetapowo. Najpierw do formy wlewa się ciekły, odgazowany silikon. Gdy częściowo zastygnie (trwa to ok. 2 godzin), usuwa się go z formy i wypełnia demineralizowaną wodą. Na wodę ponownie wylewa się ciekły silikon, który całkowicie ją enkapsuluje. Następnie przy brzegu montuje się mikrofon z potrzebną elektroniką i na to nakłada się jeszcze jedną warstwę silikonu. Końcowym etapem jest montaż uprzęży.
      Czujnik [z kompozytowego materiału] działa jak elastyczny stetoskop, który wypełnia przerwy między sobą a podłożem, tak że nie występują bąble powietrza, które mogłyby tłumić dźwięk - wyjaśnia Yasin Cotur.
      Dźwięk jest przetwarzany na sygnał cyfrowy, przekazywany do pobliskiego przenośnego komputera.
      Na początku kompozytowy przetwornik przetestowano na symulowanych dźwiękach serca. Później eksperymenty (fonokardiografię) prowadzono na 5 ludzkich ochotnikach, którzy mieli na sobie do 4 warstw ubrania, i na psie - zdrowym labradorze - przyzwyczajonym do uprzęży. By dokładniej ocenić osiągi czujnika, podczas wykonywania fonokardiografii za jego pomocą elektryczną aktywność serca mierzono także za pomocą konwencjonalnej metody EKG (tutaj elektrody mocuje się do skóry). Oba zapisy dawały silnie skorelowane sygnały.
      Naukowcy podkreślają, że czujniki mogą znaleźć zastosowanie u psów tropiących. Są one trenowane, by namierzać urządzenia wybuchowe czy ludzi. Gdy znajdą np. bombę, powiadamiają opiekuna (siadają i zaczynają szczekać). Ich tętno i częstość oddechu rosną w oczekiwaniu na nagrodę. Brytyjczycy tłumaczą, że zachowanie powiadamiające może być trudne do ilościowego zmierzenia. Jeśli jednak za pomocą nowego czujnika zmierzy się normalne wartości tętna i częstości oddechu danego psa, wiadomo będzie, jak bardzo w danym momencie parametry te od nich odbiegają. Na podstawie pomiaru poziomu ekscytacji psa wbudowany algorytm będzie mógł określić siłę reakcji psa na wykrywany zapach i ustalić, jak bardzo zwierzę jest pewne, że znalazło dobry obiekt.
      Na razie urządzenie testowano tylko na psach i ludziach. Teraz badacze chcą przystosować je do innych zwierząt domowych, a także koni i trzody. Ekipa pracuje też nad zintegrowaniem czujnika ruchu, tak by dało się monitorować ruchy zwierzęcia w czasie rzeczywistym. Algorytm sztucznej inteligencji mógłby wskazywać, czy zwierzę stoi, siedzi czy leży, a także, w którą stronę jest zwrócone. Dane przekazywano by do aplikacji na smartfony. Dzięki temu właściciel wiedziałby, jak zwierzę się czuje i gdzie się w danym momencie znajduje.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z University of Toronto i innych kanadyjskich instytucji naukowych stwierdzili, że dzieci pijące pełnotłuste mleko są narażone na mniejsze ryzyko wystąpienia u nich nadwagi i otyłości, niż dzieci pijące mleko o zmniejszonej zawartości tłuszczu.
      Kanadyjscy naukowcy przejrzeli 5862 raporty naukowe, poszukując w nich studiów zajmujących się związkiem pomiędzy zawartością tłuszczu w mleku spożywanym przez dzieci w wieku 1–18 lat a występowaniem nadwagi i otyłości. Zidentyfikowali 28 takich badań, które poddali dalszej analizie.
      Wyniki ich pracy ukazały się w The American Journal of Clinical Nutrition.
      Uczeni stwierdzili, że autorzy 18 studiów zauważyli związek pomiędzy spożyciem pełnotłustego (3,25% tłuszczu) mleka a zmniejszonym ryzykiem nadwagi i otyłości w porównaniu z dziećmi, które piły mleko odtłuszczone (0,1–2% tłuszczu). W przypadku 10 studiów ich autorzy nie zauważyli takiego związku.
      Wyniki tych badań podważają obecne zalecenia dietetyczne stosowane w wielu krajach. Zaleca się w nich bowiem podawanie dzieciom mleka ze zmniejszoną zawartością tłuszczu. Większość dzieci w Kanadzie i USA codziennie pije krowie mleko, które jest znaczącym źródłem spożywanego przez nie tłuszczu, mówi jeden z głównych autorów badań, doktor Jonathon Maguire ze Szpitala Św. Michała. Z naszych badań wynika, że dzieci, które piły mleko o zmniejszonej zawartości tłuszczu, w wieku dwóch lat nie były szczuplejsze, niż dzieci pijące mleko pełnotłuste, stwierdza.
      Uczony zastrzega, że wszystkie analizowane badania były studiami obserwacyjnymi, zatem nie można być pewnym, czy to pełnotłuste mleko zmniejsza ryzyko nadwagi i otyłości. Może być ono związane z innymi czynnikami, które obniżają to ryzyko. Maguire zauważa, że tę wątpliwość mogłyby rozstrzygnąć randomizowane kontrolowane badania, jednak nie udało się na takie natrafić w literaturze przedmiotu.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Chiny zamierzają umocnić swoją pozycję lidera kolei wielkich prędkości. Changjiang Daily, oficjalna gazeta miasta Wuhan, poinformowała, że w przyszłym roku w prowincji Hubei, której Wuhan jest stolicą, ruszy eksperymentalny tor maglev, na którym będą prowadzone badania nad pociągami poruszającymi się z prędkością od 600 do 1000 kilometrów na godzinę.
      Pierwsze próby pociągu maglev pędzącego 600 km/h mają rozpocząć się już w przyszłym roku. W następnym etapie prac zostanie przygotowany 200-kilometrowy tor znajdujący się wewnątrz tuby z obniżonym wewnątrz ciśnieniem, gdzie pociągi mają rozpędzać się nawet do 1000 km/h.
      Obecnie w Chinach istnieje jedna linia maglev. Na 30-kilometrowej trasie pomiędzy Pudong z lotniskiem w Szanghaju pociągi rozpędzają się do maksymalnej prędkości 430 km/h. Chiny posiadają też największą na świecie sieć szybkich kolei. Łączna długość tras wynosi 29 000 kilometrów. Są to jednak szybkie wersje tradycyjnych pociągów z kołami. Maglev, czyli magnetyczna lewitacja, pozwala pociągowi na lewitowanie nad torami.
      W maju bieżącego roku Chiny pokazały nowy pociąg maglev, który ma rozwijać większe prędkości niż dotychczas. Chińscy inżynierowie musieli rozwiązać wiele problemów technicznych, które jednak pozwoliły im na skonstruowanie pociągu z ultralekkich, ultrawytrzymałych materiałów. Jeśli jednak prototyp Qingdao ma rozwijać prędkość 1000 km/h to do rozwiązania pozostało wiele kolejnych problemów.
      Obłożenie pociągów dużych prędkości już w tej chwili jest w Chinach olbrzymie. Na trasach pomiędzy Pekinem a Szanghajem oraz Pekinem a Kantonem, gdzie pociągi osiągają maksymalną prędkość 350 km/h, wyprzedawanych jest do 82% biletów.
      Jeśli testy superszybkich maglevów wypadną pomyślnie, to w ciągu najbliższych dwóch dekad powinny powstać linie pomiędzy deltami rzeki Jangcy i Perłowej. To jedne z najważniejszych regionów gospodarczych Chin. Znajdują się tam takie miasta jak Nankin, Szanghaj, Kanton, Shenzhen czy Hongkong.
      Szybki maglev z pewnością odebrałby klientów liniom lotniczym. W tej chwili podróż lotnicza pomiędzy Pekinem a Szanghajem trwa 4,5 godziny wliczając w to czas potrzebny na dotarcie do lotniska i przygotowania od lotu. Podróż szybką koleją trwa 5,5 godziny. Jednak maglev poruszający się z prędkością 600 km/h skróciłby czas podróży to 3,5 godziny, a maglev pędzący z prędkością 1000 km/h w tubie o obniżonym ciśnieniu pozwoliłby na przebycie tej trasy w 2 godziny.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...