Nowatorski sposób zmiany przewodnictwa materiałów
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Technologia
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Nowy nieorganiczny materiał, o bardzo niskim przewodnictwie cieplnym może poprawić wydajność energetyczną urządzeń. Obecnie nawet 70% generowanej energii jest marnowana w postaci ciepła odpadowego. Zjawisko to jest nie tylko bardzo niekorzystne dla środowiska naturalnego, ale również prowadzi do przegrzewania się urządzeń, spadku ich wydajności i trwałości. Jednak część tego ciepła można by odzyskiwać i zamieniać w energię za pomocą materiałów o niskiej przewodności cieplnej.
Przewodność cieplna ciał stałych bierze się z zachowania ich fononów, czyli wibracji struktury krystalicznej. Można ją zmniejszyć na dwa sposoby. Albo skrócić drogę rozpraszania fononów, albo je spowolnić.
Droga rozpraszania fononów zależy od ich wzajemnego rozpraszania oraz rozpraszania się na defektach materiałów lub ich granicach. Z kolei prędkość grupy fononów zależy od struktury i składu materiału. Dotychczas próbowano skracać drogę rozpraszania fononów poprzez wprowadzanie celowych defektów w materiałach czy też poprzez zmianę interakcji grup fononów na styku różnych warstw materiałów.
Naukowcy z University of Liverpool wyprodukowali kompozytowy materiał, w którym warstwy BiOCl i Bi2O2Se pooddzielali od siebie warstwami Bi4O4SeCl2. W ten sposób uzyskali materiał, którego przewodność cieplna w temperaturze pokojowej w kierunku ułożenia warstw wynosi zaledwie 0,1 W K/m. To jedna z najlepszych wartości wśród materiałów nieorganicznych, jedynie 4-krotnie większa niż przewodność cieplna powietrza.
Punktem wyjścia dla trwających pięć lat badań było zrozumienie, w jaki sposób struktura materiału pozwala na kontrolowanie przewodnictwa cieplnego. W efekcie uzyskali materiał, którego przewodnictwo cieplne jest niższe niż każdej z jego składowych z osobna. To zaś pokazało, jak ważna jest struktura atomowa i lokalizacja poszczególnych atomów, bo to one zdecydowały o uzyskaniu tak pożądanych cech nowego materiału.
Autorzy badań, Matt Rosseinsky, Jon Alaria i ich zespół, chcą teraz tak zmodyfikować nowy materiał, by zyskał on właściwości termoelektryczne. Planują też wykorzystać swoje doświadczenia do pracy nad materiałami, którymi można będzie powlekać turbiny gazowe. Materiały takie muszą mieć przewodność cieplną niższą niż szkło, czyli poiżej 0,9 W/K/m.
To jednak nie wszystko. Zdaniem autorów, łączenie materiałów o różnym ułożeniu atomów w celu zmniejszania przepływu ciepła, to bardzo obiecujący kierunek badań. Te materiały możemy udoskonalać osobno, optymalizując ich struktury, zanim jeszcze je połączymy, stwierdzają.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Motywacja do aktywnej zmiany złych nawyków może prowadzić do impulsywnych zachowań (Motivation and Emotion).
Prof. Dolores Albarracín z University of Illinois zauważyła, że osoby poddane primingowi słowami sugerującymi działanie wykazywały silniejszą tendencję do podejmowania impulsywnych decyzji, które przeszkadzały w osiągnięciu długoterminowych celów. Jeśli u kogoś podczas primingu zwiększano dostępność kategorii związanych z odpoczynkiem, nieaktywnością, łatwiej mu było unikać impulsywnych decyzji.
Wg popularnych poglądów na samokontrolę, chcąc skutecznie sterować swoim zachowaniem, powinniśmy wytężać siłę woli, zwalczać pokusy, przezwyciężać pragnienia i kontrolować impulsy. Jak na ironię, w takich sytuacjach ludzie muszą często walczyć, by niczego nie zrobić, np. nie zjeść kawałka ciasta - podkreśla Justin Hepler. Ale czy lepiej odczekać, ile trzeba, czy też odważnie wziąć się ze sobą za bary?
Hepler, Albarracín i zespół z Uniwersytetu Stanowego Idaho oraz Uniwersytetu Południowego Mississippi zapytali o to samo, dlatego postanowili sprawdzić, czy skuteczna samokontrola polega na aktywnym, wymagającym wysiłku osiąganiu celów, czy raczej odraczaniu zachowania do momentu, aż zakończy się przetwarzanie wystarczającej ilości informacji.
Amerykanie przeprowadzili 2 eksperymenty. W pierwszym stosowano priming słowami kojarzonymi z działaniem (start, aktywny itp.) lub bezczynnością (stop, pauza itp.), a następnie testowano samokontrolę, mierząc wolę zrzeczenia się natychmiastowej nagrody pieniężnej na rzecz późniejszej większej. W drugim eksperymencie zastosowano podobny priming i oceniono kontrolę impulsów podczas prostej gry komputerowej.
Ochotnicy zmotywowani do działania częściej woleli nagrodę natychmiastową od odroczonej i trudniej im było kontrolować impulsy.
Słowa kojarzone z nieaktywnością [...] wpływają na badanych rozluźniająco. Sugeruje to, że stan relaksacji jest lepszy dla odpierania pokus - podsumowuje Albarracín.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z Vanderbilt University dokonali niespodziewanego odkrycia, które przyczyni się do znacznego udoskonalenia systemów chłodzenia komputerów. Z prac zespołu prowadzonego przez profesora Deyu Li wynika, że przewodnictwo termiczne nanowstążek boru może zwiększyć się nawet o 45% o ile zastosuje się odpowiednią technikę ich połączeń.
Badania były prowadzone na borze, jednak ich wyniki generalnie odnoszą się do wszelkich innych materiałów cienkowarstwowych.
To całkowicie nowy sposób kontrolowania efektów termalnych, który prawdopodobnie będzie miał znaczący wpływ na mikroelektronikę (jak smartfony i komputery), optolektronikę (jak lasery czy LED-y) oraz na wielu nowych polach - mówi profesor Greg Walker.
Li poinformował, że nanowstążki są utrzymywane razem dzięki siłom van der Waalsa. Uważa się, że fonony, które transportują ciepło są rozpraszane przez siły van der Waalsa, co powoduje, że przewodnictwo cieplne obu nanowstążek jest takie samo, jak każdej z nich z osobna. My odkryliśmy coś wręcz przeciwnego. Stwierdziliśmy, że fonony mogą przekraczać granicę pomiędzy oddziaływaniami van der Waalsa i się nie rozpraszają, co znacząco zwiększa przewodnictwo cieplne - stwierdził Li. Jego zespół odkrył, że możliwe jest zwiększenie przewodnictwa cieplnego pomiędzy obszarami o niskim i wysoki napięciu dzięki poddaniu nanowstążek działaniu odpowiednich roztworów.
Niezwykle ważne jest też odkrycie, że cały proces jest odwracalny. Na przykład zanurzenie nanowstążek w alkoholu izopropylowym, ich przyciśnięcie i pozwolenie, by wyschły powoduje, że ich przewodnictwo cieplne jest takie, jak pojedynczej nanowstążki. Jeśli jednak użyjemy alkoholu etylowego, przewodnictwo cieplne zwiększyło się. Ponowne zanurzenie ich w alkoholu izpropylowym spowodowało powrót przewodnictwa do poprzedniego poziomu.
Sterowanie podstawowymi właściwościami materiałów, takimi jak przewodnictwo cieplne, jest bardzo trudne. Dlatego też badania te są niezwykle interesujące - mówi Walker.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Otyli członkowie rodzin osób, które poddały się operacji wyłączenia żołądkowego (ang. gastric bypass), także chudną. Okazuje się, że często zaczynają zdrowiej się odżywiać i więcej ćwiczyć. Naukowcy ze Szkoły Medycznej Uniwersytetu Stanforda uważają, że do głosu dochodzi tu społeczna zaraźliwość zmiany stylu życia.
Okazało się, że rok po tym, jak 35 pacjentów przeszło zabieg wyłączenia żołądkowego metodą Roux (gdzie odcina się część podwpustową żołądka i łączy z jelitem cienkim), ich otyli dorośli krewni ważyli średnio 3,6 kg mniej. Poza tym zauważono, że dzieci z tych rodzin odnosiły korzyści z bliskiej relacji z pacjentem: miały niższy wskaźnik masy ciała niż można by oczekiwać na podstawie krzywej ich wzrostu.
Zwyczajnie towarzysząc pacjentowi bariatrycznemu na wizytach przed- i pooperacyjnych [kiedy podaje mu się zalecenia odnośnie diety i trybu życia], członkowie rodzin byli w stanie zrzucić tyle zbędnych kilogramów, ilu mniej więcej pozbyliby się na medycznie kontrolowanej diecie - podkreśla dr John Morton.
Autorzy studium podają, że kobiety z nadwagą, które przestrzegają np. diety Atkinsa czy Ornisha, w ciągu roku tracą między 2 a 5% masy ciała. W tym samym czasie otyłe kobiety i mężczyźni z rodzin chorych po wyłączeniu żołądkowym stracili 3% masy ciała. Po 12 miesiącach spadła nie tylko waga otyłych dorosłych krewnych. Zmniejszył się również obwód w pasie: średnio ze 119,3 cm do 111,7 cm.
Spadek wagi u nieotyłych dorosłych członków rodziny był nieistotny statystycznie: chudli oni z 81,6 kg do 79,8 kg, a obwód pasa utrzymywał się na poziomie średnio 99 cm. Co ważne, bez względu na wagę, krewni ograniczali liczbę wypijanych napojów alkoholowych - z 11,4 do 0,8 miesięcznie.
Amerykanie odnotowali, że dorośli członkowie rodzin pacjentów bariatrycznych znacząco zmienili swoje nawyki żywieniowe, m.in. ograniczając emocjonalne i niekontrolowane jedzenie. Zarówno dorośli, jak i dzieci zaczęli się więcej ruszać.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Ewolucja jest stałym procesem, jednak pewne zmiany są efemerydami i znikają tak szybko, jak się pojawiły, podczas gdy inne utrzymują się naprawdę długo. Okazuje się, że by zmiana pozostała na dłużej, powinna być również długo wdrażana – około miliona lat.
Naukowcy z Uniwersytetu Stanowego Oregonu (OSU), Uniwersytetu w Oslo i Uniwersytetu w Pretorii zestawili dane z krótkich okresów, takich jak 10-100 lat, z danymi dotyczącymi o wiele dłuższych przedziałów czasowych – zapisów kopalnych z milionów lat. Dzięki tego rodzaju analizie okazało się, że szybkie zmiany w populacjach często nie są kontynuowane, bo nie wytrzymują próby czasu lub nie rozprzestrzeniają się w grupie. Akademicy podają obrazowy przykład: choć ludzie są teraz o ok. 7,5 cm wyżsi niż 200 lat temu, nie oznacza to, że proces będzie kontynuowany i za 2 tys. lat znów będziemy wyżsi o kolejne 5-7,5 cm lub że za milion lat będziemy przynajmniej tak samo wysocy jak dziś.
Szybka ewolucja bez wątpienia kształtuje realia życia w dość krótkich przedziałach czasowych, niekiedy dla zaledwie kilku pokoleń. Te gwałtowne zmiany nie zawsze się utrzymują i mogą być ograniczone do niewielkich populacji. Nie jest to do końca zrozumiałe, ale dane pokazują, że długoterminowość wymaga powolnej dynamiki ewolucyjnej – wyjaśnia Josef Uyeda.
Biorąc pod uwagę szerokie spektrum gatunków, biolodzy stwierdzili, że aby zmiany się zachowały i uległy zakumulowaniu, potrzeba około miliona lat. Sądzimy, że by zmiana się utrzymała, leżąca u jej podłoża siła także musi przetrwać i być powszechna. Nie chodzi o to, że kontrolę nad sytuacją przejmują przypadkowe mutacje genetyczne. Przystosowania ewolucyjne są [raczej] powodowane przez pewne siły związane z doborem naturalnym, takie jak zmiana środowiska, polowania czy zakłócenia antropogeniczne. Siły te muszą działać stale i upowszechniać się, aby zmiana przetrwała i się zakumulowała. To wolniejsze i o wiele rzadsze zjawisko niż można by sądzić. Zmiany klimatyczne nie mogą być jedyną wchodzącą w grę siłą, gdyż w czasie ogromnych zmian klimatu wiele gatunków zachowuje status quo.
Choć powolny, opisany proces jest nieubłagany. Większość gatunków zmienia się tak bardzo, że rzadko występuje przed wyginięciem lub przekształceniem w inny takson dłużej niż przez 1-10 mln lat.
Badanie Uyedy to jedna z pierwszych prób połączenia stanowisk biologów, którzy obserwują szybką ewolucję współczesnych gatunków oraz paleontologów, donoszących o wolnych, stabilnych zmianach.
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.