Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Nowy rodzaj jedwabiu morskiego
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Nauki przyrodnicze
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Cement i sadza, dwa materiały używane przez ludzkość od tysiącleci, mogą tworzyć podstawę nowoczesnych technologii. Ich odpowiednie połączenie pozwala bowiem na stworzenie... taniego systemu przechowywania energii. Wyobraźmy sobie budynek, w którego fundamentach przechowywana jest energia z umieszczonych na dachu paneli słonecznych, mówią naukowcy z MIT. To właśnie oni stworzyli nowy materiał, który w przyszłości może np. bezprzewodowo ładować samochód elektryczny poruszający się po drodze.
Franz-Josef Ulm, Admin Masic, Yang-Shao Horn oraz czworo innych uczonych z MIT i Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering, stworzyli superkondensator z cementu i sadzy, który opisali na łamach PNAS.
Kondensatory to proste urządzenia złożone z dwóch przewodzących płytek zanurzonych w elektrolicie i przedzielonych membraną. Gdy przyłożymy do kondensatora napięcie, dodatnio naładowane jony z elektrolitu zgromadzą się na ujemnie naładowanej płytce, a jony o ładunku ujemnym przylgną do płytki o ładunku dodatnim. Membrana pomiędzy płytkami uniemożliwia migrację jonów, powstaje pole elektryczne pomiędzy płytkami i kondensator jest naładowany. Urządzenie jest w stanie przechowywać energię przez długi czas i bardzo szybko ją uwolnić w razie potrzeby. Superkondensator to kondesator zdolny do przechowywania wyjątkowo dużej ilości ładunków.
Pojemność kondensatora zależy od całkowitej powierzchni płytek. W przypadku połączenia cementu i sadzy kluczem do sukcesu było uzyskanie niezwykle dużej powierzchni materiału przewodzącego wewnątrz betonowego bloku. Naukowcy uzyskali to łącząc sadzę, która bardzo dobrze przewodzi prąd, z mieszanką cementową i wodą. Woda, reagując z cementem, w sposób naturalny tworzy sieć kanalików. Sadza migruje przez te kanaliki, tworząc sieć w zastygniętym betonowym bloku. Ma ona strukturę fraktalną. Z większy ramion sieci wyrastają mniejsze, a z nich jeszcze mniejsze i tak dalej. W ten sposób w niewielkiej objętości powstaje sieć materiału przewodzącego o bardzo dużej powierzchni.
Wypełniliśmy tym materiałem plastikowe tuby i pozostawiliśmy go do zastygnięcia na co najmniej 28 dni. Później pocięliśmy beton na fragmenty wielkości elektrod, każdą z nich zanurzyliśmy w standardowym elektrolicie (chlorku potasu) i z dwóch elektrod oddzielonych membraną składaliśmy superkondensatory, mówi profesor Ulm.
Z obliczeń wynika, że betonowy blok o objętości 45 m3 wykonany z takiego materiału może przechować około 10 kWh energii. To mniej więcej tyle, ile zużywa w ciągu dnia typowe gospodarstwo domowe. Innymi słowy, domek jednorodzinny posadowiony na fundamentach o objętości 45 m3 zyskiwałby system przechowywania energii na cały dzień. To w znacznym stopniu uniezależniłoby gospodarstwo wyposażone w panele słoneczne od zewnętrznych dostawców energii.
Nowy materiał mógłby potencjalnie znaleźć też zastosowanie do budowy dróg czy parkingów. Przechowywana w nim energia mogłaby służyć do bezprzewodowego ładowania samochodów elektrycznych. To jednak jeszcze bardziej odległa wizja, niż przechowywanie energii w fundamentach budynków.
Olbrzymią zaletą tego systemu jest jego niezwykła skalowalność. W ten sposób można tworzyć zarówno elektrody o grubości 1 mm, jak i 1 metra. Wszystko zależy od tego, jak dużo energii chcemy przechowywać. Co więcej, stosując różne mieszanki można odpowiednio dostosowywać właściwości naszego superkondensatora. W przypadku dróg czy parkingów ładujących samochody elektryczne konieczne byłoby bardzo szybkie ładowanie i rozładowywanie. W przypadku domów proces ładowania i rozładowywania fundamentów może przebiegać znacznie wolniej.
W tej chwili naukowcy skupiają się na zbudowaniu betonowego bloku zdolnego do przechowania takiej samej ilości energii, co standardowe akumulatory samochodowe.
Superkondensatory nie mają możliwości przechowywania tak dużej ilości energii, co standardowe akumulatory. Mają jednak wiele innych zalet. Można je bardzo szybko ładować i rozładowywać i wytrzymują miliony cykli pracy. Ponadto, w przeciwieństwie do akumulatorów, przechowują energię nie w postaci chemicznej, a w postaci pola elektrycznego.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Badacze z USA i Chin stworzyli dysk twardy wykorzystujący białka jedwabiu. Urządzenie może przechowywać do 64 GB danych na cal kwadratowy i jest odporne na zmiany temperatury, wilgotność, promieniowanie gamma i silne pola magnetyczne. Nie może ono konkurować prędkością pracy czy gęstością zapisu z tradycyjnymi dyskami twardymi, jednak dzięki swoim unikatowym właściwościom może znaleźć zastosowanie w elektronice wszczepianej do wnętrza ciała.
Zespół naukowy prowadzony przez Tigera Tao z Chińskiej Akademii Nauk w Szanghaju, Mengkuna Liu z nowojorskiego Stony Brook University oraz Wei Li z University of Texas stworzył specjalny wariant techniki wykorzystującej skaningowy mikroskop pola bliskiego (SNOM), dzięki któremu możliwe stało się zapisanie informacji na warstwie protein jedwabiu.
Do produkcji dysków posłużył naturalny jedwab, którego wodny roztwór nałożono cienką warstwą na podłoże z krzemu lub złota. Następnie za pomocą SNOM i lasera na jedwabiu zapisano dane, wykorzystując w tym celu wywołane laserem zmiany topologiczne i/lub zmiany fazy jedwabiu. Metoda pozwala na wielokrotne usuwanie i zapisywanie danych.
Jak mówi Mengkun Liu, technika taka ma wiele zalet. Cienką warstwę jedwabiu można z łatwością nakładać na różne podłoża, w tym na podłoża miękkie oraz o zagiętych kształtach. Dane zapisane na jedwabiu można odczytywać na dwa różne sposoby. Jeden z nich wykorzystuje topografię zapisanego materiału, traktując wzniesienia jako „1”, a brak wzniesień jako „0”. Druga, bardziej innowacyjne metoda, to wykorzystanie lasera do odczytu. Jest to jednak zmodyfikowana technika laserowa. Dzięki zmianie mocy lasera można bowiem uzyskać całą skalę szarości z danego punktu danych, co oznacza,że można w nim zapisać więcej informacji niż binarne „0” i „1”.
Nie mniej ważną cechą jest fakt, że jedwab, jako materiał organiczny, dobrze łączy się z wieloma systemami biologicznymi, w tym z biomarkerami we krwi. Zatem informacje z tych biomarkerów mogą być zakodowane i przechowywane w bazującym na jedwabiu dysku twardym. Liu już zapowiada, że w najbliższej przyszłości rozpoczną się prace nad zaimplementowaniem nowego dysku w żywym organizmie.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Chińscy archeolodzy potwierdzili, że znaleziony w urnie z czasów neolitycznej kultury Yangshao zwęglony materiał to pozostałości jednej z najstarszych na świecie jedwabnych tkanin. Urnę odkryto na stanowisku Wanggou w prowincji Henan.
Z pomocą testu ELISA opracowanego przez ekspertów z Chińskiego Narodowego Muzeum Jedwabiu potwierdzono, że zwęglona tkanina z urny to jedwab - powiedział na konferencji prasowej kurator Zhao Feng.
Gu Wanfa, dyrektor Instytutu Badania Zabytków i Archeologii w Zhengzhou, ujawnił, że w Henanie odkryto klaster ruin z okresu kultury Yangshao sprzed 5-7 tys. lat.
Tkanina z Wanggou ma 5300-5500 lat. Inne stare potwierdzone przypadki tkaniny jedwabnej pochodzą z czasów kultury Lianghzu i mają 4200-4400 lat - opowiada Gu.
W książce A History of Chinese Science and Technology (t. II) Wydawnictwa Prasowego Uniwersytetu Jiao Tong w Szanghaju napisano, że w 1958 r. specjaliści zaangażowani w badania archeologiczne prowincji Zhejiang odkryli na stanowisku Qianshanyang (kultura Liangzhu) w Huzhou bambusowy koszyk, w którym znajdowały się m.in. tekstylia. Naukowcy z Instytutu Tekstyliów oraz Uniwersytetu Technologicznego Zhejiangu zidentyfikowali je jako materiał jedwabny, a także jedwabne włókna i wstążki. Później zespół z Instytutu Archeologicznego prowincji odkrył na stanowisku jedwabne wstążki sprzed ok. 4 tys. lat.
W publikacji mówi się również o innym przypadku - skrawkach jedwabiu i tkanin z materiałów roślinnych sprzed ok. 5500 lat; odkopano je w latach 80. XX w. na neolitycznym stanowisku w Qingtai Village.
Na stanowisku Wanggou resztki jedwabiu znaleziono w czaszce dziecka. Wanfa uważa, że odkrycie sugeruje, w owym czasie chińska technologia produkcji jedwabiu już raczej dojrzewała, niż dopiero się zaczynała.
Ponieważ kształt urny nawiązuje do wyglądu kokonu jedwabników, Zhao Feng przypuszcza, że chowając w ten sposób swoich zmarłych, kiedyś ludzie chcieli, by powstali oni z martwych, tak jak dorosły motyl wydostaje się z kokonu.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Wszystkie płazy są zmiennocieplne, dlaczego więc australorzekotki szmaragdowe (Litoria caerulea), zamiast siedzieć w bezpiecznej i ciepłej szczelinie w korze, wychodzą wieczorami na zewnątrz? Okazuje się, że w ten sposób zapewniają sobie w porze suchej zapasy wody.
Zespół Chrisa Tracy'ego z Uniwersytetu Karola Darwina odkrył, że gdy rzekotki wracają z espady do wilgotnej norki, stają się o 0,2 g cięższe. Ich skóra schładza się na zewnątrz i dochodzi do kondensacji pary wodnej. Jak dowodzą Australijczycy w tekście opublikowanym na łamach październikowego American Naturalist, płazy mogą wypić 60% pozyskanej w ten sposób wody. Gdy pod wpływem chłodnego powietrza australorzekotki schładzają się poniżej 15°C, w wyniku kondensacji na ich skórze pojawia się ilość wody odpowiadająca 0,03-0,54% masy ciała.
Biolodzy prowadzili eksperymenty na prawdziwych drzewach oraz w laboratorium z makietami z rur z poli(chlorku winylu). To mechanizm, dzięki któremu [rzekotki] zyskują odrobinę wody, a ta odrobina może się okazać niezwykle cenna, zwłaszcza że nad Terytorium Północnym, gdzie występuje L. caerulea, nie pada od czerwca do sierpnia.
Płazy muszą wszystko dobrze kalkulować, ponieważ opuszczenie schronienia, by znaleźć się w suchym, chłodnym otoczeniu, grozi utratą wody przez skórę. Za pomocą modelu komputerowego dr Tracy ustalił, że bilans będzie dodatni, jeśli zwierzę zostanie na zewnątrz norki ok. ½ godz. i schłodzi się do temperatury nocnego powietrza.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Samce czarnych wdów wychwytują wskazówki zapachowe świadczące o stopniu odżywienia samicy. Ponieważ robią to za pomocą stóp, wystarczy, że przejdą się po sieci potencjalnej wybranki. To sprawa życia i śmierci (dosłownie), gdyż po kopulacji dużo mniejszy samiec może stać się dla kochanki kaloryczną przekąską.
Zespół prof. Jamesa Chadwicka Johnsona z Uniwersytetu Stanowego Arizony przeprowadził ciekawe eksperymenty, których wyniki opublikowano w piśmie Animal Behaviour. By mieć pewność, że samce spotkają dobrze odżywione samice, karmił te ostatnie podawanymi pęsetą świerszczami. Przytrzymywaliśmy świerszcze szczypczykami, by spoczywały na pajęczej sieci. Po jakimś czasie nadbiegała samica, która wystrzeliwała nić i omotywała owada. Pajęczyce dostawały jednego świerszcza na tydzień. Po mniej więcej 3 tygodniach były tak nasycone, że trzeba je było prawie zmuszać do jedzenia. Chcieliśmy jednak mieć pewność, że pochłonęły tyle świerszczy, ile się da. Druga grupa samic przeszła krótki post. Nie stanowiło to zagrożenia dla ich zdrowia, ale stały się "widocznie mniejsze".
Po etapie manipulacji z samicami przyszła kolej na ich partnerów. Samce umieszczano na zwitkach nici z sieci samic z obu grup. Oczyszczono je z fragmentów ciał ofiar, by nie sugerować w ten sposób stopnia odżywienia właścicielki. Johnson opowiada, że przy ostatecznym spotkaniu obu płci oprócz zwykłego schematu zastosowano również zabieg zamiany samic: odżywione trafiły do sieci przymusowo odchudzanych pajęczyc i na odwrót.
Po rekonesansie przeprowadzanym za pomocą stóp samiec zabierał się do żwawszego tańca godowego, kiedy wyczuł, że trafił do dobrze odżywionej samicy. Przed wspinaniem się na samicę samic spędza godzinę lub dwie na chodzeniu wokół i ciągnięciu oraz obstukiwaniu sieci. To jak pajęcze tai chi. Poruszając odnóżami, samiec stwarza unikatowy wzorzec drgań, który stanowi dla partnerki komunikat: "nie jestem ofiarą".
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.