Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Po pięciu latach badań laboratorium kierowane przez Zhong Lin Wanga z Georgia Technology Institute, poinformowało o stworzeniu nanogeneratorów zdolnych do zasilania konwencjonalnych urządzeń elektronicznych.

Nanogeneratory Wanga zbudowane są z materiałów piezoelektrycznych, takich jak tlenek cynku. Pod wpływem ruchu uginają się one i prostują, generując energię elektryczną. Zespół Wanga stworzył nanogeneratory zdolne do wytworzenia energii o napięciu trzech woltów i natężeniu 300 nanoamperów. To wystarczy do zasilenia niewielkich wyświetlaczy ciekłokrystalizcnych, LED-ów czy diod laserowych. Jeśli uda nam się utrzymać obecne tempo udoskonalania naszego produktu, to będziemy w stanie wbudowywać go w urządzenia medyczne, elektronikę osobistą czy urządzenia do monitorowania środowiska - mówi Wang.

Pierwsze wersje nanogeneratorów z tlenku cynku zakładały hodowanie nanoprzewodów na sztywnym podłożu i dołączanie do nich metalowych elektrod. Najnowsze nanogeneratory wykorzystują polimery i są znacznie łatwiejsze w produkcji.

Naukowcy z Georgia Technology Institute (Gatech) najpierw hodują nanoprzewody na substracie, a następnie odcinają je od niego i umieszczają w roztworze alkoholu. Całość podlega wysuszeniu na cienkiej metalowej elektrodzie i cienkim kawałku elastycznego polimeru. Po wysuszeniu pierwszej warstwy, jest na niej układana kolejna i jeszcze następna. Proces jest łatwo skalowalny i pozwala na produkcję wydajnych nanogeneratorów. Takie urządzenie o wymiarach 1,5x2 centymetry jest już w stanie zasilić wyświetlacz kalkulatora. Wang mówi, że w najbliższym czasie zaprezentuje nanogeneratory zdolne do zasilania urządzeń monitorujących środowisko pod kątem obecności toksycznych gazów i wysyłających ostrzeżenie. Taki system mógłby zawierać niewielkie kondensatory, gromadzące energię po to, by w miarę potrzeby wysłać silny sygnał ostrzegawczy.

Grupa Wanga czyni tak szybkie postępy, że nanogeneratory zdolne do zasilania nowoczesnych odtwarzaczy MP3 czy rozruszników serca powinny powstać w ciągu 3-5 lat. Wystarczy bowiem przypomnieć, że obecne pokolenie nanogeneratorów jest 100-krotnie bardziej wydajne niż to sprzed roku.

W przyszłości postęp będzie zapewne równie szybki, gdyż grupa Wanga opracowała metodę prostszej produkcji nanowłókien tworzonych na bazie cyrkonu i tytanianu ołowiu. Nanowłókna takie są trudne w produkcji, gdyż do wzrostu wymagają temperatury 650 stopni Celsjusza. Opracowana na Gatech metoda dekompozycji hydrotermalnej pozwala na obniżenie tej temperatury do 230 stopni.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Zespół Wanga stworzył nanoteneratory zdolne do wytworzenia energii o napięciu trzech woltów i natężeniu 300 nanoamperów. To wystarczy do zasilenia niewielkich wyświetlaczy ciekłokrystalizcnych, LED-ów czy diod laserowych.

 

Z tego co się orientuję, to najmniejsze diody LED potrzebują prąd o wartości kilku-kilkunastu mA (diody laserowe zaś kilkadziesiąt-kilkaset mA), a więc o powiedzmy półtorej rzędu wielkości większy.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.


  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Związki występujące w opakowaniach mogą upośledzać wchłanianie w przewodzie pokarmowym.
      Odkryliśmy, że nanocząstki tlenku cynku (ZnO) w dawkach odpowiadających temu, co normalnie zjadamy z posiłkiem lub w ciągu dnia, mogą zmieniać sposób, w jaki jelita wchłaniają składniki odżywcze albo oddziaływać na ekspresję genów [...] - opowiada prof. Gretchen Mahler z Binghamton University.
      Mahler wyjaśnia, że ze względu na właściwości przeciwbakteryjne ZnO jest wykorzystywany w wyściółce puszek.
      W ramach studium Amerykanie sprawdzali za pomocą spektrometrii mas, jak dużo cząstek dostaje się do puszkowanego tuńczyka, kukurydzy, szparagów i kurczaka. Okazało się, że pokarm zawiera 100-krotność dozwolonej dziennej dawki cynku. Mając to na uwadze, zespół zajął się wpływem nanocząstek na układ pokarmowy.
      Inni naukowcy patrzyli wcześniej na wpływ nanocząstek na komórki jelita, ale zwykle wybierali naprawdę wysokie dawki i szukali oznak oczywistej toksyczności, np. śmierci komórkowej. My skupiliśmy się na czymś bardziej subtelnym, a mianowicie na działaniu komórek i analizowaliśmy dawki nanocząstek bliższe temu, z czym się naprawdę stykamy.
      Okazuje się nanocząstki mają tendencję do osiadania na komórkach układu pokarmowego. Powodują remodelowanie bądź utratę mikrokosmków, które zwiększają powierzchnię odpowiadającą za wchłanianie. W dużych dawkach niektóre nanocząstki uruchamiają sygnalizację prozapalną. Zjawisko to może zaś zwiększyć przepuszczalność modelu jelit [...].
      Ponieważ badania prowadzono w laboratorium na hodowlach komórkowych, trudno określić, jaki może być długoterminowy wpływ spożycia nanocząstek na ludzkie zdrowie. Mogę tylko powiedzieć, że nasz model pokazuje, że nanocząstki mają swoje oddziaływania w modelu in vitro i że zrozumienie ich wpływu na funkcje przewodu pokarmowego to ważna dziedzina badania bezpieczeństwa konsumenckiego.
      Podczas dalszych badań na kurach uzyskano podobne wyniki jak na hodowlach. Okazało się także, że nanocząstki oddziałują na mikrobiom.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Basy rapu mogą pomóc w podtrzymaniu pracy wszczepialnego czujnika nacisku. Naukowcy z Purdue University zauważyli bowiem, że fale akustyczne (szczególnie te z rapu) skutecznie go doładowują. Urządzenie będzie miało wiele zastosowań. Już teraz wspomina się o pacjentach z tętniakami czy wywołanym paraliżem nietrzymaniem moczu.
      Jak tłumaczą projektanci, sercem sensora jest wibrujący wspornik. Muzyka o określonych częstotliwościach (200-500 herców) wywołuje drgania beleczki. Jako że wykonano ją z piezoelektrycznej ceramiki, a konkretnie z tytaniano-cyrkonianu ołowiu (PZT), pod wpływem naprężeń na powierzchni pojawiają się ładunki elektryczne. Energia zostaje zmagazynowana w kondensatorze. Czujnik ma długość ok. 2 cm. Zespół z Purdue przetestował go w balonie wypełnionym wodą.
      Muzyka osiąga właściwą częstotliwość tylko w pewnych momentach, np. gdy grają mocne basy - tłumaczy Babak Ziaie. Kiedy częstotliwość wychodzi poza właściwy zakres, beleczka przestaje drgać, automatycznie wysyłając do czujnika ładunek elektryczny. Sensor mierzy ciśnienie, a dane przesyła w postaci sygnałów radiowych (są one widoczne na oscyloskopie). Ponieważ częstotliwość stale się zmienia w zależności od rytmu utworu, czujnik przełącza się między interwałami gromadzenia ładunku i przesyłu danych.
      Ziaie dodaje, że pomiar trwa zaledwie chwilę. Do monitorowania ciśnienia krwi czy moczu w pęcherzu wystarczy parę minut raz na godzinę.
      Odbiornik sygnału można umieścić w odległości kilkudziesięciu centymetrów od pacjenta. Urządzenie doładowuje się, oczywiście, nie tylko pod wpływem muzyki. Wystarczy odtwarzać niestanowiące kompozycji dźwięki o konkretnej częstotliwości. Odtwarzanie dźwięków bywa jednak drażniące, dlatego pomyśleliśmy, że wykorzystanie muzyki byłoby czymś nowym i przyjemniejszym estetycznie. Eksperymentowano z 4 rodzajami muzyki: rapem, jazzem, bluesem i rokiem. Rap okazał się najlepszy, ponieważ zawiera dużo dźwięków o niskich częstotliwościach, w szczególności basów.
      Ziaie podkreśla, że urządzenie pomysłu jego zespołu stanowi świetną alternatywę dla czujnika z bateriami, które trzeba co jakiś czas wymieniać.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zespół z University of California, Riverside stworzył półprzewodnikową technologię, która może pozwolić na budowę niezwykle wszechstronnego lasera ultrafioletowego, przydatnego zarówno do zabijania wirusów jak i zwiększania pojemności DVD.
      Lasery ultrafioletowe są szeroko stosowane w przechowywaniu danych czy biologii, jednak są to urządzenia duże, kosztowne i wymagające użycia dużych ilości energii. Obecne lasery ultrafioletowe bazują na azotku galu. Profesor Jianlin Liu i jego współpracownicy dokonali przełomu tworząc falowód lasera z tlenku cynku, co pozwala na produkcję mniejszych i tańszych laserów, które będą charakteryzowały się większą energią promienia i mniejszymi długościami fali.
      Dotychczas tlenek cynku nie nadawał się do budowy laserów, gdyż brakowało mu typu p. Liu rozwiązał ten problem domieszkując go antymonem tworząc półprzewodnik typu p. Nanokable tlenku cynku typu p połączono z tlenkiem cynku typu n tworząc diodę p-n.
      Przyłożenie napięcia wywołało emisję światła laserowego z końcówek nanokabli.
      „Od dziesięciu lat naukowcy zajmujący się tlenkiem cynku próbowali osiągnąć taki wynik. Nasze badania prawdopodobnie popchną naprzód całą technologię".
      Odkrycie uczonych z Kalifornii pozwoli na stworzenie laserów odczytujących i zapisujących znacznie gęściej zapisane dane, gdyż długość fali światła ultrafioletowego jest znacznie mniejsza niż wykorzystywanego obecnie światła czerwonego. W biologii i medycynie ultrafioletowy laser może penetrować wnętrze żywych komórek, zmieniać ich funkcje, służyć do dezynfekcji wody pitnej. W fotonice pojawią się dzięki niemu urządzenia przetwarzające i przesyłające dane znacznie szybciej niż ma to miejsce obecnie.
      Profesor Liu zauważa, że potrzebne są dalsze prace nad zwiększeniem stabilności półprzewodnika typu p z tlenku cynku.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Uczeni z Georgia Institute of Technology (Gatech) opublikowali wyniki badań nad... otrzepywaniem się zwierząt z wody. Temat może wydawać się niepoważny, jednak mówi sporo o dynamice płynów.
      Andrew Dickerson i jego koledzy postanowili sprawdzić, z jaką częstotliwością musi oscylować się skóra psa, by mógł on osuszyć swoje futro. Na potrzeby badań sfilmowali psy wychodzące z wody. Stwierdzili, że np. labrador retriver musi wprawić skórę w oscylację 4,3 Hz.
      Na podstawie takich obserwacji stworzyli matematyczny model otrzepywania się. Uczeni stwierdzili, że woda na futrze utrzymuje się dzięki napięciu powierzchniowemu pomiędzy płynem a włosem. Gdy zwierzę się otrzepuje, siły odśrodkowe wyrzucają wodę. A zatem ruch zwierzęcia musi spowodować, by stały się one większe od siły napięcia powierzchniowego. Naukowcy stwierdzili, że jeśli średnica zwierzęcia wynosi R, to wzór na optymalną częstotliwość otrzepywania się to R0,5. Jest to zgodne z tym, co obserwujemy w naturze - mniejsze zwierzęta muszą otrzepywać się bardziej energicznie, by pozbyć się wody.
      Wzór ten sprawdzono, oglądając filmy z różnymi zwierzętami. Okazało się, że mysz otrzepuje się z częstotliwością 27 Hz, kot 6 Hz, a niedźwiedź 4 Hz. Wzór skorygowano zatem do ostatecznej postaci R0,75.
      Częstotliwość nie skaluje się liniowo, ale wraz ze zwiększaniem się rozmiarów zwierzęcia asymptotycznie zbliża się do 4 Hz.
      Uczeni tłumaczą różnicę pomiędzy swoim wzorem a rzeczywistymi wynikami badań tym, że licząc średnicę zwierzęcia nie brali pod uwagę futra. Tymczasem jego długość może wpływać na wyniki.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Coraz częściej mówi się, w alarmującym tonie, o bakteriach odpornych na wszelkie antybiotyki. Jak każdy organizm, uodparniają się one na chemiczne trucizny, więc nawet najlepsze leki przestają działać. Tworzenie nowych antybiotyków jest coraz droższe i trudniejsze. Dlatego amerykańscy uczeni planują lekooporne bakterie wysadzać w powietrze, całkiem dosłownie.
      Co ciekawe, sposób ten dostrzegł już Alexander Fleming, ten sam, który wynalazł penicylinę - pierwszy antybiotyk. Wcześniejsze o pięć lat odkrycie poszło wówczas w odstawkę i nie zajmowano się nim niemal wcale przez te lata. Dziś wraca do łask.
      W roku 1923, pięć lat przed odkryciem penicyliny, że pewne substancje w wydzielinach organizmu - śluzie, ślinie czy łzach - zabijają bakterie. Są to enzymy lityczne, a wydzielają je w niezliczonych odmianach również inne bakterie czy wirusy. Dlaczego by z nich nie skorzystać?
      Enzymy lityczne przyczepiają się do zewnętrznej błony komórkowej bakterii i przebijają ją. Wewnętrzne ciśnienie dopełnia działania, powodując rozerwanie i śmierć komórki bakterii. Co istotne, enzymy lityczne działają wybiórczo na określone rodzaje bakterii, w przeciwieństwie do antybiotyków, które są bronią totalną. Enzymy lityczne pozwoliłyby zatem na terapie celowane, bez niszczenia przyjaznej flory bakteryjnej.
      Nim jednak tak się stanie, potrzebne są dokładne i szeroko zakrojone badania nad działaniem i skutecznością różnych rodzajów enzymów na różne szczepy bakterii. Tymczasem prace takie prowadzone są dopiero od niedawna i nie mamy dość wiedzy, żeby zastosować pomysł w praktyce. Ma to się zmienić dzięki pracom, jakie podjęli Joshua Weitz i Gabriel Mitchell, biolodzy z Georgia Institute of Technology, raz Daniel Nelson, biochemik z University of Maryland. Łączą oni obserwacje mikroskopowe z danymi statystycznymi oraz komputerową obróbką i klasyfikacją danych. Ich celem jest stworzenie możliwie pełnego katalogu oddziaływań enzymów litycznych pochodzących z różnych źródeł na różnorakie szczepy bakterii. Uwzględniane jest przy tym genetyczne pokrewieństwo mikroorganizmów.
      Do zastosowań praktycznych jeszcze daleka droga - dobranie odpowiednich enzymów do poszczególnych infekcji, opracowanie - jeśli to możliwe - silniej działających wersji, testy, i tak dalej. Autorzy badań wierzą jednak, że pewnego dnia antybiotykooporne bakterie będą mogły być zniszczone precyzyjnym atakiem enzymatycznym.
×
×
  • Create New...