Grafenowy papier mocniejszy niż stal
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Ciekawostki
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Przemysł produkcji stali jest odpowiedzialny za około 10% antropogenicznej emisji węgla do atmosfery. Gdyby przemysł ten stanowił oddzielne państwo byłby 3. – po Chinach i USA – największym emitentem CO2. Przedstawiciele firmy Electra z Boulder twierdzą, że opracowali praktycznie bezemisyjny proces elektrochemicznej produkcji stali, a pozyskany w ten sposób materiał nie będzie droższy od wytworzonego metodami tradycyjnymi.
Aż 90% CO2 emitowanego w procesie produkcji stali powstaje podczas wytopu żelaza z rudy. Dlatego też, jeśli chcemy mówić o dekarbonizacji procesu produkcji stali, mówimy o dekarbonizacji wytopu, stwierdza prezes i współzałożyciel Elektry, Sandeep Nijhawan.
Electra opracowała „elektrochemiczny proces hydrometalurgiczny”, dzięki któremu zawarty w rudzie tlenek żelaza jest redukowany do żelaza w temperaturze 60 stopni Celsjusza. Nie trzeba przy tym spalać węgla. Najpierw ruda jest rozpuszczana w specjalnym roztworze kwasów. To znany proces hydrometalurgiczny, który stosowany jest np. podczas produkcji miedzi czy cynku. Jednak dotychczas nie udawało się go stosować w odniesieniu do żelaza. Nijhawan wraz z zespołem opracowali unikatowy proces, który to umożliwia. Dzięki niemu oddzielają zanieczyszczenia od rudy, a następnie pozyskują samo żelazo przepuszczając przez roztwór prąd elektryczny. Cały proces może być napędzany energią słoneczną i wiatrową. Ma on jeszcze jedną olbrzymią zaletę, do produkcji można używać tanich rud o niskiej zawartości żelaza. Możemy korzystać z rud, które obecnie są traktowane jak odpady. W kopalniach jest olbrzymia ilość takich rud, których nikt nie wydobywa, stwierdza Nijhawan.
Electra podpisała już umowę z firmą Nucor Corporation, największym producentem stali w USA. Firma zebrała też 85 milionów dolarów od inwestorów za które rozwija swoją technologię i buduje eksperymentalną fabrykę w Boulder w USA. Ma ona ruszyć jeszcze w bieżącym roku, a przed końcem dekady ma rozpocząć się komercyjna produkcja stali z wykorzystaniem nowej technologii.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Studenci ekonomii z Lehigh University w Pensylwanii wyliczyli, ile kosztowałoby zbudowanie Gwiazdy Śmierci - bojowej stacji kosmicznej z "Gwiezdnych wojen".
Wg Amerykanów, średnica pierwszej stacji wynosiła 140 km. Założono, że stosunek stali do objętości konstrukcji jest taka, jak we współczesnych okrętach wojennych. Po dokonaniu obliczeń okazało się, że w takim przypadku do budowy Gwiazdy Śmierci trzeba by 1,08x1015 ton stali. Przyjmując, że dzisiejsze tempo produkcji stali to 1,3 mld ton rocznie, wstępny (odlewniczy) etap prac zakończyłby się dopiero po 833315 latach. Koszt operacji wynosiłby 852.000.000.000.000.000 dol. (wg cen z br.). To odpowiednik światowego produktu krajowego brutto pomnożonego przez 13 tysięcy.
Skoro potrzebowalibyśmy 1,08x1015 ton stali, oznacza to, że na Ziemi znajduje się tyle żelaza, że dałoby się z tego skonstruować ponad 2 mld Gwiazd Śmierci. Jak napisano na blogu Centives, przy realizacji projektu obliczonego na miliardy stacji budowniczy musieliby wykorzystać całe żelazo ze skorupy ziemskiej i sięgnąć po to z jądra.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Ku zaskoczeniu amerykańskich naukowców okazało się, że nawilżaczem w implantach stawów biodrowych typu metal-metal jest grafit, nie białka. Wiedza ta pozwoli zaprojektować lepsze materiały do implantów, które będą mniej podatne na zużycie.
Zespół złożony ze specjalistów z Northwestern University, Centrum Medycznego Rush University oraz Universität Duisburg-Essen odkrył, że kluczowym składnikiem lubrykantu z powierzchni implantu typu metal-metal jest grafit. Nawilżacz jest zatem bardziej podobny do występującego w silniku spalinowym niż w naturalnym stawie.
Materiały protetyczne stawów biodrowych (metale, polimery i ceramika) wytrzymują przeważnie powyżej 10 lat. Po upływie dekady mamy jednak do czynienia ze zwiększoną częstotliwością uszkodzeń, zwłaszcza u młodych, aktywnych osób. Nic dziwnego więc, że marzeniem ortopedów jest wydłużenie żywotności implantów stawów biodrowych do 30-50 lat. Najlepiej zaś, by służyły pacjentowi do końca życia. Teraz, gdy zaczynamy rozumieć, jak przebiega nawilżanie tych implantów w organizmie, mamy punkt zaczepienia, żeby je ulepszyć - podkreśla prof. Laurence D. Marks.
Wcześniejsze badania 2 członków ekipy, Alfonsa Fischera z Universität Duisburg-Essen i Markusa Wimmera z Centrum Medycznego Rush University, wykazały, że nawilżająca warstwa tworzy się na metalowych stawach w wyniku tarcia (następuje tzw. zużycie trybologiczne). Kiedy już powstanie, zmniejsza tarcie, a także ogranicza zużycie i korozję. Autorzy opracowania opublikowanego w Science porównują film graniczny protezy do cienkiej warstewki wody pozwalającej łyżwiarzowi ślizgać się po lodzie.
Naukowcy wiedzieli więc już o istnieniu warstwy smarującej, która występuje zarówno na powierzchni głowy, jak i panewki, dotąd nie mieli jednak pojęcia, z czego jest ona zbudowana. Zakładano, że to białka albo inna substancja występująca w organizmie.
Zespół złożony ze specjalistów z wielu dziedzin badał 7 implantów, pobranych od pacjentów z różnych względów. Akademicy posłużyli się m.in. mikroskopami optycznymi i elektronowymi. Spektra utraty energii elektronów wskazały na grafit. Bazując na tym i na innych dowodach, naukowcy doszli do wniosku, że warstwa nawilżająca składa się głównie z grafitu.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Profesor Wuzong Zhou ze szkockiego Uniwersytetu św. Andrzeja odkrył, że podczas palenia świecy w każdej sekundzie w płomieniu powstaje ok. 1,5 mln nanocząstek diamentu.
Świece wynaleziono ponad 2 tys. lat temu w starożytnych Chinach, trzeba było jednak współczesnego zakładu z kolegą po fachu, by rozszyfrować tajemnice związane z ich spalaniem. Kolega z innego uniwersytetu powiedział do mnie: "Nikt, oczywiście, nie wie, z czego tak naprawdę składa się płomień świecy". Odpowiedziałem mu, że nauka może ostatecznie wyjaśnić wszystko, dlatego postanowiłem spróbować.
Podczas eksperymentów profesorowi asystował student Zixue Su. Dzięki technice próbkowania wynalezionej przez Zhou naukowcy byli w stanie pobrać cząstki z centralnej części płomienia. Dodajmy, że wcześniej nikomu się to jeszcze nie udało. Okazało się, że znajdowały się tam cztery odmiany alotropowe węgla: diament, grafit, węgiel amorficzny i fulereny (choć część naukowców podkreśla, że w przypadku tych ostatnich poprawnie za odmianę alotropową należy uznać kryształ fuleryt, który składa się z cząsteczek fulerenów). To spore zaskoczenie, ponieważ każda z form powstaje zazwyczaj w innych warunkach.
W dolnej części płomienia występują węglowodory, które po drodze na szczyt ulegają w wyniku różnych reakcji przekształceniu w dwutlenek węgla. Co się jednak dokładnie dzieje w międzyczasie, chemicy nie wiedzieli. Zhou i Su ustalili, że w centrum płomienia znajdują się nanocząstki diamentów, fulereny, a także grafit i węgiel amorficzny.
Akademicy z University of St Andrews uważają, że ich odkrycie może pozwolić opracować tańsze i bardziej przyjazne dla środowiska metody pozyskiwania diamentów, które jak wiadomo, są cennym materiałem przemysłowym. Niestety, cząstki diamentu są spalane i przekształcane w dwutlenek węgla, ale nasze ustalenia na zawsze zmienią sposób, w jaki postrzegamy płomień świecy.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Jeden z przedsiębiorców z Detroit zadziwił ostatnio uczonych wynalezieniem prostego procesu termicznej obróbki stali, który powoduje, że materiał staje się o 7% mocniejszy niż jakakolwiek inna stal. Flash Banite, bo tak nazwano nową stal lepiej też absorbuje wstrząsy niż większość stopów tytanu. Obecnie przedsiębiorca współpracuje z uczonymi z Ohio State University i wspólnie starają się zrozumieć proces wzmacniana stali, nazwany przez nich flash.
Uczeni przyznają, że gdy po raz pierwszy zgłosił się do nich Gary Cola, nie wiedzieli co o tym sądzić. Proces, który opisał, nie powinien działać. Nie wierzyliśmy mu. Zabrał więc mnie i moich studentów do Detroit - mówi profesor Suresh Babu, dyrektor National Science Foundation Center for Integrative Materials Joining for Energy Applications i jeden z niewielu specjalistów na świecie, który wciąż zajmuje się ulepszaniem właściwości stali.
Stal to coś, co nazywamy ‚dojrzałą technologią'. Lubimy myśleć, że wiemy o niej wszystko. Jeśli ktoś wymyśli proces, który wzmocni stal o kilka procent, to jest to olbrzymi postęp. Ale aż 7 procent? To niesamowite - mówi uczony.
Proces wynaleziony przez Gary'ego Colę polega na podgrzaniu i schłodzeniu stali. W stworzonym przez biznesmena laboratorium płachty stali przechodzą przez płomienie o temperaturze 1100 stopni Celsjusza, a następnie trafiają do kąpieli chłodzącej. Cały proces wzmacniania trwa... 10 sekund, gdy tymczasem najczęściej stosuje się technologię wielogodzinnego podgrzewania stali do temperatury około 900 stopni Celsjusza.
Cola poinformował Babu, że nie tylko błyskawicznie powoduje, że stal jest o 7% mocniejsza, ale można ją wyciągnąć o 30% bardziej niż stal martenzytową bez utraty jej właściwości. To z kolei oznacza, że np. producenci samochodów będą mogli robić ramy o 30% cieńsze, nie poświęcając przy tym wytrzymałości i bezpieczeństwa, a zyskując na wadze pojazdu.
Poprosiliśmy go o próbki stali i okazało się, że wszystko co mówił, było prawdą - mówi Tapasvi Lolla, jeden ze studentów Babu.
Cola, metalurg-samouk, nawiązał kontakt z naukowcami, gdyż chciał poznać proces, jaki stoi za wzmocnieniem stali.
Za pomocą mikroskopu elektronowego ujawniono, że w stali Coli powstała mikrostruktura martenzytowa. Ale nie tylko. Pojawiła się też bogata w węgliki mikrostruktura bainitowa.
Profesor Babu wyjaśnia, że prawdopodobnie szybkie podgrzanie i schłodzenie powodują, że węgliki nie mają czasu by się rozpuścić i utworzyć w kolejnym etapie martenzyt. Pozostają w stali i uzyskujemy unikatową mikrostrukturę zawierającą bainit, martenzyt i węgliki - mówi uczony.
Naukowcy mają nadzieję, że wynalazek Coli rozwiąże jeszcze jeden problem. Wysokowytrzymałe stale ulegają znacznemu osłabieniu w miejscach spawania. Niewykluczone, że zastosowanie metody metalurga-samouka, i szybkie podgrzanie oraz schłodzenie łączonych elementów zapobiegnie osłabieniu konstrukcji.
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.