Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Spadające krople zamarzają w nietypowy sposób. Odkrycie udoskonali druk 3D i procesory

Recommended Posts

Zwykle w zamarzającej wodzie pojawiają się kryształy lodu, które rozrastają się, zamieniając płyn w ciało stałe. Zwykle, bo nie zawsze. Okazuje się, że kropla po opadnięciu na zimną powierzchnię zamarza w inny sposób.

Naukowcy z Uniwersytetu Twente i Centrum Dynamiki Płynów im. Maxa Plancka zauważyli, że gdy kropla spadnie na zimną powierzchnię, w jej centrum pojawia się rodzaj zimnych frontów rozszerzających się ku krawędziom. Wciąż rozprzestrzeniająca się kropla zaczyna zamarzać, w miarę, jak przesuwają się przez nią kolejne fronty. To wyjaśnia, dlaczego gdy na bardzo zimą drogę spada deszcz, błyskawicznie robi się ona niezwykle śliska.

Naukowcy badali sposób zamarzania opadających kropli filmując od dołu krople heksadekanu. Używali przy tym lasera, którego światło odbijało się od płynu oraz super szybkiej kamery. Temperatura topnienia heksadekanu wynosi 18 stopni Celsjusza. Uczeni zaobserwowali, że wspomniane zimne fronty pojawiały się, gdy kropla tego związku spadała na powierzchnię, której temperatura była o 11 stopni Celsjusza niższa od temperatury topnienia.

Wykazali przy tym, że kropla jest najzimniejsza w punkcie, w którym uderzyła w powierzchnię, czyli na środku. Formują się tam kryształy, ale jednocześnie ruch płynu wypycha je ku krawędziom. Proces ten powtarza się do czasu, aż kropla zamarza. Okazało się też, że temperatura powierzchni zmienia siłę przywierania doń zamarzniętej kropli.

Badania takie nie tylko pozwalają odkryć mechanizmy zamarzania, ale umożliwią też opracowanie np. powłok zapobiegających pokrywaniu się lodem skrzydeł samolotów. Mogą również przyczynić się do udoskonalenia technik druku 3D, w których wykorzystywany jest płynny wosk. W końcu przyczynią się do udoskonalenia procesu produkcji procesorów za pomocą technologii litografii w ekstremalnie dalekim ultrafiolecie (EUV).


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites
9 minut temu, KopalniaWiedzy.pl napisał:

W końcu przyczynią się do udoskonalenia procesu produkcji procesorów za pomocą technologii litografii w ekstremalnie dalekim ultrafiolecie (EUV)

Zobaczymy, bo to może być jak z lądowaniem marsjańskiego łazika, który jeszcze nie wylądował. Rozumiem twórców publikacji, bo nie ma jak dobre życzenia (zwłaszcza wynikające z własnej publikacji ;)).

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
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Na głębokości około 1800 metrów pod lodem Grenlandii naukowcy znaleźli pozostałości po wielkim jeziorze, jego dopływach oraz odpływie. Jezioro uformowało się setki tysięcy lub miliony lat temu, gdy północno-zachodnia Grenlandia była wolna od lodu. Nie wiadomo, kiedy ostatnio znajdowała się w nim woda ciekła woda. Obecnie pozostały osady, które mogą być bezcennym źródłem informacji zarówno dotyczących przeszłości, jak i przyszłości Grenlandii i całej Arktyki. Możemy się bowiem dowiedzieć, jak wyglądają okolice Bieguna Północnego wolne od lodu.
      To może być niezwykle ważne archiwum informacji, znajduje się w miejscu, które jest obecnie całkowicie zamknięte i niedostępne. Próbujemy dowiedzieć się, jak pokrywa lodowa Grenlandii zachowywała się w przeszłości. To bardzo ważne, gdyż dzięki temu możemy zrozumieć, jak będzie zachowywała się w przyszłości, mówi Guy Paxman, badacz z Lamont-Doherty Earth Observatory na Columbia University.
      Paxman i jego zespół odkryli jezioro wykorzystując radar penetrujący lód, w celu opisania topografii lądu znajdującego się poniżej. Okazało się, że 1,8 kilometra pod lodem znajdują się pozostałości po jeziorze o powierzchni 7100 km2. Maksymalna głębokość jeziora wynosiła około 250 metrów. Od północy do jeziora wpadało co najmniej 18 cieków wodnych. Zmapowano też odpływ z jeziora, który prowadził na południe.
      Z wcześniejszych badań wynika, że w ciągu ostatniego miliona lat lód na Grenlandii cofał się i przyrastał. Naukowcy z Lamont-Doherty Earth Observatory zidentyfikowali też obszary, które w ciągu ostatnich 30 milionów lat bywały wolne od lodu.
      Paxman mówi, że głębokość osadów w jeziorze wskazuje, że liczy sobie ono od kilkuset tysięcy do milionów lat. Dokładniej można będzie do określić po wykonaniu odwiertu i pobraniu próbki do badań. Jezioro mogło powstać albo w wyniku ruchów tektonicznych, które doprowadziły do pojawienia się zagłębienia, albo też w wyniku działania cofającego się lodowca.
      Osady mogą zawierać ślady związków chemicznych lub skamieniałości, które powiedzą nam więcej o dawnym klimacie Grenlandii.
      Obecnie nie jest planowane wykonywanie wierceń w celu dostania się do jeziora. Jest to jednak technicznie wykonalne. Już w 2003 roku wwiercono się ponad 3000 metrów w głąb Grenlandii. W 2021 roku ma zaś rozpocząć się projekt GreenDrill, w ramach którego w kilku miejscach na północny Grenlandii zostaną wykonane odwierty w podłożu skalnym. Ich celem jest określenie kiedy i przez jaki czas region ten był wolny od lodu.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Dzięki amerykańsko-chińskiej współpracy powstała hydrożelowa powłoka, która zapobiega tworzeniu się lodu aż na trzy sposoby. Naukowcy podkreślają, że inspirowali się naturalnymi mechanizmami, które nie dopuszczają do zamarzania krwi kilku gatunków ryb z Antarktyki.
      Autorzy artykułu z pisma Matter sugerują, że nowa powłoka będzie tanim i wszechstronnym sposobem na zapobieganie oblodzeniu skrzydeł samolotów czy rur. To pierwszy materiał, który zapobiega tworzeniu się lodu, wpływając na 3 różne procesy.
      Choć dysponujemy rozmaitymi rozwiązaniami antyoblodzeniowymi, są one tak pomyślane, by wpływać tylko na niektóre aspekty tego złożonego procesu albo działać tylko na pewnych rodzajach powierzchni. Nowa powłoka jest rozwiązaniem kompleksowym, które zapobiega powstawaniu lodu na wielu różnych powierzchniach, od tworzyw, przez metale, po ceramikę, w dodatku w różnych warunkach - opowiada Ximin He z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles. Poza tym materiał łatwo uzyskać i jest ponoć bardzo wytrzymały.
      Żel składa się głównie z wody, ale jego kluczowym składnikiem jest poli(dimetylosiloksan), polimer z grupy silikonów, używany m.in. do produkcji soczewek kontaktowych czy jako dodatek do kosmetyków (E900).
      Gdy nasprejuje się go na powierzchnię, tworzy cienką przezroczystą powłokę, która zapobiega oblodzeniu na 3 różne sposoby: obniża temperaturę zamarzania wody na powierzchni (hamuje nukleację), opóźnia wzrost kryształów lodu (rozprzestrzenianie się lodu), a także utrudnia jego przywieranie, czyli adhezję.
      Akademicy przetestowali powłokę na różnych materiałach, w tym na plastiku, szkle, ceramice i metalach. Ustanowili rekord, zapobiegając tworzeniu się lodu do momentu, aż temperatura osiągnęła -31°C. Poprzedni rekord padł w 2016 r. i wynosił -28°C; różne powłoki nanoszono m.in. na szkło. Pracami zespołu kierował wtedy Jianjun Wang z Chińskiej Akademii Nauk; jest on współautorem również ostatniego badania.
      Oprócz tego hydrożel pozwolił na ustanowienie rekordu odnośnie do czasu odroczenia tworzenia lodu w temperaturze -25°C. By na spryskanych nim powierzchniach z tworzywa, szkła, ceramiki i metalu utworzył się w tej temperaturze lód, musiało minąć ponad 65 min, a więc o ponad 40 min więcej niż przy poprzednim rekordzie, który także padł podczas studium z 2016 r.
      Nawet jeśli na powierzchni, na której zastosowano hybrydowy antyoblodzeniowy hydrożel, utworzy się lód, łatwo go usunąć za pomocą szczotki czy dmuchawy (nie trzeba skrobać czy podgrzewać).
      W latach 60. naukowcy odkryli, że kilka gatunków ryb antarktycznych wytwarza białka zapobiegające zamarzaniu (ang. anti-freeze proteins, AFP) krwi. Później stwierdzono, że także owady wytwarzają AFP, dzięki czemu ich płyny ustrojowe nie zamarzają. U bakterii AFP stwierdzono po raz pierwszy w 1993 r. W następnych latach opisano wiele bakterii zdolnych do syntezy takich białek. Wiadomo, że dysponują nimi także rośliny.
      Nowa powłoka jest bioinspirowana (działa po części dlatego, że naśladuje molekularną strukturę tych białek).
      Większość eksperymentów przeprowadzono w laboratorium, ale jeden test odbył się na dworze, w Pekinie, w temperaturach ujemnych.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Brazylijscy naukowcy przeprowadzili badania, z których wynika, że kawa lepiej smakuje, gdy naczynie, z której ją pijemy, jest bardziej gładkie. Wówczas postrzegamy napój jako słodszy. Gdy zaś pijemy kawę z chropowatego naczynia, w ustach pozostaje gorzkawy posmak.
      W testach uczestniczyło ponad 230 osób. Połowę z nich stanowili eksperci, wśród nich osoby zawodowo zajmujące się ocenianem jakości kawy. Wszystkim podano wysokiej jakości brazylijską kawę. Badani raz pili ją z gładkiej porcelanowej filiżanki, a raz z ceramicznego kubka o szorstkich brzegach i szorstkich ściankach wewnętrznych i zewnętrznych. Oba naczynia miały podobny kształt i wagę.
      Kawa była postrzegana jako słodsza, gdy pito ją z gładkiej filiżanki. Gdy zaś była pita z szorstkiego kubka, badani stwierdzali, że ma większą kwasowość, mówi psycholog doktor Fabiana Carvalho z Uniwersytetu w Sao Paulo. To pokazuje, że wrażenia dotykowe mają znaczenie dla naszej oceny smaku.
      Jak czytamy w artykule opublikowanym na łamach pisma „Food Quality and Preference”: zarówno zawodowi testerzy jak i amatorzy stwierdzili, że posmak kawy pitej z szorstkiego naczynia jest bardziej wytrawny niż gdy pije się ją z naczynia gładkiego.
      Badacze zauważają, że naczynie może wpłynąć na ocenę kawy, szczególnie tej o najwyższej jakości. Taka kawa, jak twierdzą, może śmiało rywalizować z winami najwyższej jakości. W winie znajduje się bowiem 600–1000 związków nadających mu smak, tymczasem w kawie jest ich ponad 1200.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      NASA planuje powrót człowieka na Księżyc, który ma stać się ważnym etapem załogowej misji na Marsa. Wciąż nierozwiązane pozostaje jednak pytanie, gdzie na Czerwonej Planecie powinni lądować ludzie. W podjęciu decyzji może pomóc najnowszy artykuł z Geophysical Research Letters, którego autorzy dostarczyli mapę zamarzniętej wody na Marsie znajdującej się nawet 2,5 centymetra pod powierzchnią planety.
      Dostępność wody będzie kluczowym elementem dla wybrania miejsca lądowania misji załogowej. Posłuży ona astronautom zarówno do picia, jak i do wyprodukowania paliwa. NASA chce bowiem tak przygotować misję, by po wylądowaniu możliwe było korzystanie z zasobów planety. W ich badaniu biorą udział satelity okrążające Marsa. Sylvain Piqueux z Jet Propulsion Laboratory, autor wspomnianego na wstępie artykułu, wykorzystał dane z Mars Reconnaissance Orbitera (MRO) i Mars Odyssey, by znaleźć wodę, która jest łatwo dostępna.
      Nie potrzebujesz koparki by dostać się do tej wody. Wystarczy szpadel. Cały czas zbieramy dane na temat pokrywy lodowej Marsa, szukając najlepszych miejsc do lądowania misji załogowej, mówi Piqueux.
      Na Marsie woda w stanie ciekłym nie może się utrzymać. Niskie ciśnienie powoduje, że lód wystawiony bezpośrednio na oddziaływanie czynników zewnętrznych szybko odparowuje.
      Lód na Czerwonej Planecie występuje na średnich wysokościach, w pobliżu biegunów. Piqueux postanowił poszukać takich złóż, do których astronauci mogą łatwo się dostać. Wykorzystał w tym celu instrumenty badające temperatury i połączył te dane z ze zdjęciami kraterów po uderzeniach meteorytów oraz danymi z radaru wskazującymi na obecność lodu. Dzięki temu udało mu się określić głębokość, na jakiej występuje lód.
      Niewiele miejsc na Marsie nadaje się do lądowania misji załogowej. Dlatego też naukowcy skupiają się na średnich szerokościach półkuli północnej i południowej, gdzie jest znacznie cieplej niż na biegunach. Preferowana jest półkula północna, której tereny są położone niżej, zatem mamy tam grubszą warstwę atmosfery do wyhamowania lądującego pojazdu.
      Naukowców szczególnie interesuje równina Arkadia na półkuli północnej. Na stworzonej przez Piqueuxa mapie widzimy kilka kolorów. Te chłodne, niebieski i purpurowy, wskazują na lód znajdujący się nie więcej niż 30 centymetrów pod powierzchnią. Kolory ciepłe to lód ukryty głębiej, co najmniej 60 centymetrów pod powierzchnią. Z kolei kolor czarny to miejsce, gdzie zdecydowanie nic nie powinno lądować. Pojazd mógłby bowiem zatonąć tam w pyle.
      Piqueux chce teraz rozpocząć długoterminowe obserwacje marsjańskiego lodu. Uczony ma zamar sprawdzić, jak jego ilość i dostępność zmienia się wraz z porami roku. Im dłużej badamy lód, tym więcej się dowiadujemy. Całoroczne obserwacje prowadzone przez różne pojazdy przez wiele lat pozwolą odkryć nam jego nowe zasoby, mówi Leslie Tamppari, odpowiedzialna za stronę naukową misji MRO.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Tytan, największy księżyc Saturna, ma w pobliżu równika olbrzymi pas lodu. Większość powierzchni Tytana jest pokryta materiałem organicznym, który bez przerwy nań opada. Jednak teraz naukowcy stwierdzili, że w pobliżu równika istnieje tam długi na 6300 kilometrów pas lodu. Nie koreluje on ani z topografią ani budową pod powierzchnią. W innych regionach Tytana bogate w lód obszary występują tylko w kraterach, albo zostają odkryte wskutek erozji, co wskazuje na kriowulkanizm, piszą autorzy badań w Nature Astronomy.
      Na Tytanie znajdują się też oceany metanu oraz gruba atmosfera pełna organicznych molekuł. To właśnie przez nią trudno jest oglądać powierzchnię księżyca. Tylko kilka długości fali przenika przez atmosferę.
      Caitlin Griffith i jej koledzy z University of Arizona wykorzystali dane zebrane przez sondę Cassini do poszukiwania lodu. O ile już wcześniej było wiadomo, że regionalnie lód na Tytanie występuje, to istnienia długiego na tysiące kilometrów pasa lodu naukowcy nie potrafią wyjaśnić. Taka struktura powinna być ukryta pod setkami metrów osadów.
      Możliwe, że widzimy coś, z czasów, gdy Tytan był zupełnie inny. Obecnie nie potrafimy tego wyjaśnić, przyznaje Griffith. Obecnie Tytan jest nieaktywny pod względem geologicznym, ale odkryty właśnie pas lodu może wskazywać, że w przeszłości jego powierzchnia się przemieszczała.
      Zdaniem Griffith, lód prawdopodobnie występuje na klifach odsłoniętych przez erozję, a nie na płaskim terenie. Lepsze poznanie rozmieszczenia osadów organicznych opadających na powierzchnię księżyca dostarczyłoby nam wielu informacji nie tylko o samym Tytanie, ale również o historii jego atmosfery.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...