Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Sztuczny słonecznik wygina się do światła

Recommended Posts

Amerykańscy naukowcy opracowali syntetyczne rozwiązanie, które wykazuje fototropizm, czyli podąża za kierunkiem padającego światła. Jest ono porównywane do sztucznego słonecznika. Opis systemu SunBOT (od ang. sunflower-like biomimetic omnidirectional tracker) ukazał się w periodyku Nature Technology.

Akademicy podkreślają, że wiele sztucznych materiałów wykazuje reakcje nastyczne, co oznacza. że kierunek wygięcia nie zależy od tego, z jakiego miejsca działa bodziec. Niestety, dotąd żaden nie wykrywał i nie podążał precyzyjnie za kierunkiem bodźca, a więc nie wykazywał tropizmu.

SunBOT powstał z połączenia 2 rodzajów nanomateriałów: światło- i termowrażliwego. Pierwszy pochłania światło i przekształca je w ciepło, drugi zaś kurczy się pod wpływem ekspozycji na ciepło.

Zespół nadał polimerowi formę łodygi i oświetlał ją pod różnymi kątami. Okazało się, że łodyga wyginała się, nakierowując się na źródło światła. Jak tłumaczą Amerykanie, światło było absorbowane przez konkretny fragment łodygi, a powstające ciepło prowadziło do kurczenia się materiału po stronie źródła światła, przez co łodyga wyginała się w jego kierunku. Łodyga zatrzymywała się, gdy zaczynała częściowo zasłaniać promień.

Podczas testów na łodydze umieszczano też "kwiat" będący małym panelem słonecznym. Wyniki pokazują, że urządzenie można wykorzystać do utrzymania ogniw fotowoltaicznych nakierowanych na słońce (znacząco podwyższa to ich wydajność).

 

 


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Mnie się zdawało, że zawsze rośliny kierowały się w stronę światła, więc chyba nie rozumiem tej nowinki.

Share this post


Link to post
Share on other sites
4 minuty temu, rozan napisał:

Mnie się zdawało, że zawsze rośliny kierowały się w stronę światła, więc chyba nie rozumiem tej nowinki

hm...może w tym, żę to nie jest roślina.

Share this post


Link to post
Share on other sites

tylko w takim razie do czego prowadzą te odkrycia, skoro nam się to w życiu nie przyda.

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 minuty temu, rozan napisał:

tylko w takim razie do czego prowadzą te odkrycia, skoro nam się to w życiu nie przyda.

Przyda się, na przykład w ogniwach słonecznych :)

Share this post


Link to post
Share on other sites
10 minut temu, rozan napisał:

tylko w takim razie do czego prowadzą te odkrycia, skoro nam się to w życiu nie przyda.

Lub w transmisji danych, irda to też światło co prawda o małej prędkości ale kto wie co wymyślą w przyszłości

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

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      W połączeniu z limonenem, który zapewnia produktom czyszczącym i odświeżaczom powietrza cytrusowy zapach, oraz światłem opary wybielaczy prowadzą do powstawania związków szkodliwych dla ludzi i zwierząt.
      Stosowanie w pomieszczeniach roztworów wybielacza chlorowego (głównym składnikiem jest tu podchloryn sodu, NaClO) prowadzi do emisji dwóch silnych utleniaczy: gazowego kwasu podchlorawego (HOCl) i chloru (Cl2). W słabo wentylowanych środowiskach podczas sprzątania mogą one osiągać stosunkowo wysokie stężenia. Zespół Chena Wanga z Uniwersytetu w Toronto dodaje, że HOCl i Cl2 reagują z nienasyconymi związkami organicznymi na powierzchniach i w powietrzu.
      Chcąc uzupełnić luki w wiedzy, akademicy sprawdzali, czy limonen, który należy do lotnych związków organicznych najczęściej występujących we wnętrzach, i opary wybielacza mogą reagować, tworząc ostatecznie wtórne aerozole organiczne (ang. secondary organic aerosols, SOAs). Testy prowadzono w obecności światła i w ciemności.
      Warto przypomnieć, że SOAs powiązano m.in. z problemami dot. układu oddechowego.
      Autorzy artykułu z pisma Environmental Science & Technology dodawali limonen, HOCl i Cl2 do powietrza w komorze klimatycznej. Produkty reakcji badano za pomocą spektrometrii mas. W ciemności limonen i HOCl/Cl2 szybko reagowały, dając szereg lotnych związków. Kiedy zespół włączał fluorescencyjne światła albo wystawiał komorę na oddziaływanie światła słonecznego, te lotne związki wchodziły w interakcje z generowanymi przez światło rodnikami hydroksylowymi i atomami chloru, tworząc SOAs.
      Naukowcy dodają, że choć trzeba przeprowadzić dalsze pogłębione badania, bardzo możliwe, że powstające SOAs stwarzają zagrożenie dla osób zawodowo zajmujących się sprzątaniem.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Plastik, który ulega błyskawicznej degradacji, nie znalazłby zbyt wielu zastosowań w życiu codziennym. Jednak taki znikający materiał znajduje się w kręgu zainteresowań tych, którzy zajmują się np. działalnością wywiadowczą. Dlatego też Pentagon i CIA z pewnością będą uważnie śledziły American Chemical Society Fall 2019 National Meeting & Exposition, gdzie zostaną zaprezentowane ostatnie postępy w pracach nad takim materiałem.
      To nie jest coś, co powoli rozkłada się przez rok, jak biodegradowalny plastik, do którego konsumenci mogą być przyzwyczajeni. Ten polimer znika natychmiast, jak za włączeniem guzika, mówi doktor Paul Kohl z Georgia Institute of Technology (Georgia Tech), którego zespół pracuje nad błyskawicznie rozkładającym się polimerem.
      Polimer powstaje z myślą o potrzebach Pentagonu. Dzięki niemu mogłyby powstać np. urządzenia czy pojazdy, które dosłownie znikają w oczach. To znakomicie ułatwiłoby przeprowadzanie tajnych misji, gdyż można by takie urządzenia i pojazdy pozostawiać, nie martwiąc się, że przeciwnik je znajdzie.
      Z chemicznego punktu widzenia wykorzystano tutaj temperaturę polimeryzacji, która jest powiązana z napięciem sterycznym, czyli rodzajem odpychania się elektronów. Jeśli temperatura polimeryzacji pozostaje w pewnym przedziale, materiał jest stabilny. Jednak powyżej pewnej granicy temperatury napięcie steryczne rośnie do tego stopnia, że materiał się rozpada.
      Zjawisko to możemy obserwować np. w przypadku polistyrenu. To bardo stabilny materiał w granicach temperatury polimeryzacji. Jednak wystarczy wsadzić go do ognia i błyskawicznie się rozpływa. Tutaj mamy do czynienia z rozpadem tysięcy wiązań chemicznych. Natomiast w materiale opracowanym przez zespół Kohla wystarczy, by doszło do rozpadku jednego wiązania, a następuje efekt domina i rozpadają się wszystkie.
      Różne zespoły naukowe już wcześniej pracowały nad podobnymi rozwiązaniami, jednak problemem była ich stabilność w temperaturze pokojowej. Kohlowi udało się przezwyciężyć te problemy.
      Początkowo stworzyliśmy materiał, który był wrażliwy na ultrafiolet. Mogliśmy więc wytwarzać go w pomieszczeniu dobrze oświetlonym lampami fluorescencyjnymi i pozostawał on stabilny, mówi Kohl. Jednak po wystawieni na działanie światła słonecznego materiał odparowywał lub zamieniał się w formę ciekłą. Można więc wyprodukować z niego pojazd, który będzie poruszał się w nocy czy nad ranem, a zniknie w pełnym słońcu.
      To jednak był początek prac. Uczeni z Georgia Tech stworzyli też polimer reagujący na sztuczne światło. Mamy polimery przystosowane do działania w pomieszczeniach. Wchodzisz do pomieszczenia, zapalasz światło i urządzenie znika, mówi Kohl. Jakby jeszcze tego było mało, naukowcy opracowali sposób na odroczenie depolimeryzacji materiału. Możemy opóźnić depolimeryzację o konkretną ilość czasu – godzinę, dwie, trzy. Trzymasz swoje urządzenie w ciemności do czasu, aż chcesz je użyć. Potem wystawiasz je na działanie światła słonecznego, a ono działa przez trzy godziny i następnie się rozkłada, wyjaśnia Kohl.
      Naukowiec mówi, że nowy materiał przyda się nie tylko w zastosowaniach wojskowych czy wywiadowczych. Wyobraża on sobie czujniki środowiskowe, które zbierają dane, a po zakończeniu badań rozpuszczają się, wywierając minimalny wpływ na środowisko.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Wydziału Inżynierii Chemicznej i Procesowej Politechniki Warszawskiej wykorzystują tlenek grafenu i związki grafenopochodne do opracowania nowych materiałów zabezpieczających przed promieniowaniem podczerwonym. Projekt IR-GRAPH realizowali ze środków Narodowego Centrum Badań i Rozwoju.
      Chcemy, żeby nasze materiały stanowiły barierę zarówno przed wpuszczaniem, jak i wypuszczaniem ciepła – mówi kierująca pracami dr inż. Marta Mazurkiewicz-Pawlicka. To kompozyty. Tworzymy je na bazie polimerów, obecnie dwóch rodzajów. Jako napełniacz stosujemy materiały grafenowe z dodatkiem tlenków metali, np. tlenku tytanu.
      Takie połączenie gwarantuje skuteczne ekranowanie. Materiały grafenowe są dodawane w celu pochłonięcia promieniowania, a tlenki metali mają za zadanie je rozpraszać – wyjaśnia badaczka.
      Konkurencyjny materiał
      Na rynku są już dostępne np. folie na okna, które chronią przed promieniowaniem. Materiały opracowywane przez naukowców z Politechniki Warszawskiej mogą być jednak dla nich konkurencją. Żeby obniżyć temperaturę o kilka stopni Celsjusza, dodaje się tam około 5% napełniacza – tłumaczy dr Mazurkiewicz-Pawlicka. My podobne wyniki uzyskujemy przy dodaniu 0,1% napełniacza, czyli 50 razy mniej.
      Na razie zespół skupia się jednak na samych materiałach, a nie konkretnych aplikacjach. Choć nietrudno wskazać potencjalne zastosowania, takie jak właśnie okna, ale też elewacje, a nawet tkaniny. Zimą takie materiały chroniłyby przed utratą ciepła, a latem przed nadmiernym nagrzaniem.
      W przypadku budynków czy pojazdów mogłaby to być pewna alternatywa dla powszechnie dzisiaj stosowanej klimatyzacji. Jej używanie pochłania przecież mnóstwo energii. Im bardziej chcemy zmienić temperaturę w stosunku do tej naturalnej dla danego pomieszczenia, tym więcej energii potrzeba. Każde mniej energochłonne wsparcie oznaczałoby oszczędności w budżecie i korzyść dla środowiska.
      Patrząc w przyszłość
      Nasi naukowcy przeprowadzili badania krótkoterminowe. Ich wyniki są obiecujące, ale wiele kwestii wymaga jeszcze dokładniejszego sprawdzenia, m.in. zachowanie polimerów w promieniowaniu UV, podwyższonej temperaturze czy zmienionej wilgotności. Ważne jest przetestowanie dotychczasowych rozwiązań zarówno w różnych warunkach, jak i w dłuższym czasie. Badania takie można przeprowadzić przy użyciu komory klimatycznej, do której na kilka tygodni można wstawić próbkę materiału i ją obserwować.
      Na przykład żeby wykorzystać nasze materiały w folii na okna musimy popracować nad barwą, bo obecna, w odcieniach szarości, ogranicza widzialność – mówi dr Mazurkiewicz-Pawlicka. Chcemy też znaleźć nowe polimery, które mogłyby zostać użyte jako osnowa w naszych materiałach.
      Współpraca
      Zespół dr Mazurkiewicz-Pawlickiej tworzyli dr hab. Leszek Stobiński, dr Artur Małolepszy oraz grupa studentów wykonujących w ramach projektu prace inżynierskie i magisterskie. Swoją cegiełkę dołożyli też członkowie Koła Naukowego Inżynierii Chemicznej i Procesowej. Zrobili urządzenie, które mierzy efektywność naszych folii – opowiada dr Mazurkiewicz-Pawlicka. Składa się z lampy emitującej promieniowanie podczerwone i czujnika, który mierzy, o ile stopni udało się obniżyć temperaturę.
      W ramach IR-GRAPH naukowcy z PW ściśle współpracowali z Tatung University na Tajwanie. Korzystali także ze wsparcia Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego. Prof. Dariusz Wasik, Dziekan Wydziału i dr hab. Andrzej Witowski są specjalistami w fizyce ciała stałego i wykonali dla nas pomiary spektrometryczne – mówi dr Mazurkiewicz-Pawlicka.
      Dlaczego ekranować podczerwień?
      Grafen kojarzony jest przede wszystkim z zastosowaniami w elektronice i automatyce. Wykorzystanie go do ekranowania promieniowania nie jest jeszcze tak rozpowszechnione. Są doniesienia literaturowe, że grafen ekranuje promieniowanie elektromagnetyczne – opowiada dr Mazurkiewicz-Pawlicka. Jest to szeroko badane pod kątem promieniowania mikrofalowego, a ostatnio też terahercowego, głównie w zastosowaniach militarnych. Pomyśleliśmy, żeby sprawdzić właściwości grafenu dla promieniowania podczerwonego, bo na ten temat wiadomo niewiele.
      Promieniowanie podczerwone charakteryzuje się długością fal między 780 nanometrów a 1 milimetr. Wspólnie ze światłem widzialnym i promieniowaniem UV tworzy spektrum promieniowania słonecznego. W nadmiarze ma ono negatywny wpływ na naszą skórę. A aż około 50% tego promieniowania, które dociera do powierzchni Ziemi, stanowi właśnie podczerwień (odczuwana w postaci ciepła). Dlatego tak ważne jest jej ekranowanie.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Opracowany w USA nowy ubieralny "e-tatuaż" jest tak elastyczny i lekki, że można go nosić nad sercem przez długi czas, w ogóle tego nie czując. Urządzenie monitoruje akcję serca na 2 sposoby, dzięki czemu lekarze zdobywają wiele cennych informacji nt. stanu zdrowia pacjenta.
      Nanshu Lu z Uniwersytetu Teksańskiego w Austin od dawna pracuje nad technologią elektronicznego tatuażu, a więc nad bazującymi na grafenie ubieralnymi urządzeniami, które umieszcza się na skórze, by mierzyć różne reakcje organizmu (od sygnałów elektrycznych po biomechaniczne).
      Najnowsze osiągnięcia zespołu opisano na łamach Advanced Science.
      Urządzenie Amerykanów wykonuje jednocześnie elektrokardiografię (EKG) i sejsmokardiografię (SKG). EKG polega na rejestracji czynności elektrycznej mięśnia sercowego z powierzchni klatki piersiowej. SKG to z kolei rejestracja na klatce piersiowej wibracji wytwarzanych przez serce.
      Zasilany ze smartfona e-tatuaż jest pierwszym ultracienkim rozciągliwym urządzeniem rejestrującym zarówno EKG, jak i SKG.
      Zbierając synchronicznie dane z obu tych źródeł, uzyskujemy o wiele lepszy wgląd w stan zdrowia czyjegoś serca - podkreśla Lu i dodaje, że można powiedzieć, że sejsmokardiografia spełnia funkcję kontroli jakości i wskazuje na trafność zapisu EKG.
      O ile miękkie e-tatuaże do EKG były już szeroko opisywane, o tyle czujniki do SKG nadal bazowały albo na sztywnych akcelerometrach (przyspieszeniomierzach), albo na nierozciągliwych membranach piezoelektrycznych. By rozwiązać ten problem, zespół Lu wykonał e-tatuaż z piezoelektrycznego polimeru - poli(fluorku winylidenu) - który tworzy "meandrującą" sieć o grubości 28 mikrometrów.
      Zintegrowanie w pojedynczej platformie czujnika SKG i dwóch złotych elektrod pozwala uzyskać miękki tatuaż, wykrywający sygnały elektro-mechano-akustyczne.
      By zmapować wibracje klatki piersiowej (zarejestrować i przeanalizować pola przemieszczeń i odkształceń) i w ten sposób wyznaczyć miejsce, w którym najlepiej umieścić e-tatuaż, naukowcy wykorzystali technikę cyfrowej korelacji obrazu 3D.
      Obecnie ekipa Lu pracuje nad ulepszeniem zbierania i przechowywania danych, a także nad metodami bezprzewodowego zasilania tatuażu przez dłuższy czas. Stworzona ostatnio aplikacja na smartfony nie tylko bezpiecznie przechowuje dane, ale i pokazuje na ekranie bicie serca w czasie rzeczywistym.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Międzynarodowy zespół naukowy opracował metodę przechowywania danych, która niemal nie zużywa energii. Cyfrowe dane są zapisane na nośniku magnetycznym, który nie potrzebuje zasilania. Cała metoda jest niezwykle szybka i rozwiązuje problem zwiększenia wydajności przetwarzania danych bez zwiększania poboru energii.
      Obecnie centra bazodanowe odpowiadają za 2–5 procent światowego zużycia energii. W czasie ich pracy generowane są olbrzymie ilości ciepła, które wymagają dużych ilości energii przeznaczonej na chłodzenie. Problem jest na tyle poważny, że np. Microsoft zatopił centra bazodanowe w oceanie, by je lepiej chłodzić i obniżyć koszty.
      Większość danych przechowywanych jest w formie cyfrowej, gdzie 0 i 1 są reprezentowane za orientacji domen magnetycznych. Nad materiałem magnetycznym przesuwa się głowica odczytująco/zapisująca.
      Teraz na łamach Nature dowiadujemy się o nowej metodzie zapisu, która wykorzystuje niezwykle krótkie, trwające bilionowe części sekundy, impulsy światła, które wysyłane są do anten umieszczonych na magnesach. Całość pracuje niezwykle szybko i niemal nie zużywa przy tym energii, gdyż temperatura magnesów nie rośnie.
      Autorzy nowej metody wykorzystali impulsy światła w zakresie dalekiej podczerwieni, w paśmie teraherców. Jednak nawet najpotężniejsze terahercowe źródła światła nie są na tyle mocne, by zmienić orientację pola magnetycznego. Przełom nadszedł, gdy uczeni opracowali wydajny mechanizm sprzęgania pomiędzy spinem pola magnetycznego i terahercowym polem elektrycznym. Następnie stworzyli miniaturowe anteny, które pozwalają skoncentrować, a zatem i wzmocnić pole elektryczne światła. Okazało się ono na tyle silne, że można za jego pomocą zmieniać spin w ciągu bilionowych części sekundy.
      Temperatura magnesu nie rośnie podczas pracy, gdyż cały proces zapisu wymaga jednego kwanta energii na spin. Rekordowo niski pobór energii czyni tę metodę skalowalną. Przyszłe systemy do składowania danych będą mogły wykorzystać również świetne zdefiniowanie przestrzenne anten, co pozwoli na stworzenie praktycznych układów pamięci magnetycznej o maksymalnej prędkości i efektywności energetycznej, mówi jeden z autorów badań, doktor Rościsław Michajłowskij z Lancaster University.
      Uczony planuje przeprowadzenie kolejnych badań, podczas których chce wykorzystać nowy ultraszybki laser z Lancaster University oraz akceleratory z Cockroft Institute zdolne do generowania intensywnych impulsów światła. Chce w ten sposób określić praktyczne i fundamentalne limity prędkości i energii dla zapisu magnetycznego.

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...