Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Ściana z kurzych piór
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Ciekawostki
-
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
Międzynarodowa grupa naukowców opracowała bioaktywny kompozyt polimerowo-ceramiczny, który można zastosować np. do naprawiania defektów kostnych czy mocowania sztucznych stawów (endoprotez) i implantów. W jego skład wchodzi związek pozyskiwany ze skorupek jaj.
Chirurdzy ortopedzi wykorzystują poli(metakrylan metylu), PMMA, jako cement kostny. Z natury jest on jednak biopasywny, przez co cechują go słabe chemiczne i biologiczne interakcje z żywymi tkankami.
Naukowcy aktywnie badają PMMA, by zoptymalizować go pod kątem szerszej gamy zastosowań w różnych dziedzinach biomedycznych, np. w zakresie mocowania sztucznych stawów (endoprotez) i implantów, zamykania defektów czaszkowych związanych z urazami itp.
Zespół z Centrum Materiałów Kompozytowych Narodowego Badawczego Uniwersytetu Technicznego MISiS zmodyfikował PMMA za pomocą diopsydu (jest on znany z braku toksyczności dla żywych komórek, biodegradowalności, a także zdolności do stymulowania osteogenezy, czyli tworzenia tkanki kostnej na swojej powierzchni).
By poprawić jakość życia pacjentów z chorobami kości, wybraliśmy rentowną metodę recyklingu bioodpadów. Do produkcji kompozytu wykorzystano diopsyd pozyskany ze skorupek jaj - wyjaśnia Inna Bulygina.
Warto przypomnieć, że proszek ze skorupek jaj jest skutecznym suplementem wapnia, bo w ok. 94% składa się z węglanu wapnia. Do innych aktywnych składników należą fosforan wapnia (1%) czy węglan magnezu (1%).
[...] Porowaty materiał kompozytowy PMMA/diopsyd [który pełni funkcję rusztowania] otrzymano metodą odlewania z roztworu. Podczas eksperymentów wypróbowaliśmy różne proporcje diopsydu - 25, 50 i 75% - dodaje Rajan Choudhary.
Próbki zawierające 50% diopsydu dawały najlepsze rezultaty - stwierdzono 4-krotny wzrost wytrzymałości na ściskanie. Po 4 tygodniach testów in vitro zaobserwowano również dobre wyniki w zakresie odkładania minerałów kości [apatytu] na ich powierzchni. Odkryliśmy, że właściwości mechaniczne porowatych kompozytów odpowiadają właściwościom ludzkich kości gąbczastych.
Wg specjalistów, do produkcji materiału chirurgicznego można by wykorzystać odpady przemysłu rolniczego i spożywczego.
Ze szczegółowymi wynikami badań można się zapoznać na łamach Journal of Asian Ceramic Societies.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Termity Glyptotermes nakajimai mogą tworzyć kolonie, które z powodzeniem rozmnażają się bez samców.
Wyniki zespołu z Uniwersytetów w Sydney i Kioto sugerują, że samce są niepotrzebne do podtrzymania pewnych zaawansowanych społeczeństw zwierzęcych, choć wcześniej odgrywały w nich aktywną społeczną rolę.
O całkowitej utracie samców u owadów społecznych donoszono wcześniej tylko u mrówek i pszczoły miodnej. W koloniach termitów zawsze występowała równa liczebność samców i samic oraz rozmnażanie płciowe. Nasze badanie jako pierwsze pokazało, że termity również mogą się obejść bez samców i radzić sobie w wyłącznie żeńskim towarzystwie - podkreśla Toshihisa Yashiro.
Autorzy publikacji z pisma BMC Biology odkryli populacje G. nakajimai bez śladów obecności samców w przybrzeżnych regionach Japonii. Porównali budowę (morfologię) osobników z 37 kolonii z tych obszarów z termitami z 37 mieszanych płciowo kolonii z innych obszarów Japonii.
Okazało się, że królowe z żeńskich kolonii miały puste zbiorniki nasienne (spermatheca), zaś królowe z kolonii mieszanych magazynowały w nich sporo nasienia. Jaja z kolonii pozbawionych samców były, oczywiście, niezapłodnione.
Co ciekawe, od czasu do czasu obserwowaliśmy rozwój niezapłodnionych jaj także w mieszanych populacjach. To sugeruje, że zdolność do uzyskiwania potomstwa z niezapłodnionych jaj mogła powstać w społeczeństwach mieszanych płciowo, zapewniając potencjalny szlak ewolucji żeńskich kolonii. Odkryliśmy także, że żeńskie kolonie dysponowały kastą żołnierzy z bardziej ujednoliconą wielkością głowy. Kasta ta była mniej liczna, co sugeruje, że zuniformizowani żołnierze płci żeńskiej bronią skuteczniej, co przyczyniło się do utrzymania i rozprzestrzenienia całkowicie żeńskich kolonii.
Naukowcy chcą sprawdzić, czy żeńskie kolonie występują również u innych gatunków termitów.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Płomykówki zwyczajne (Tyto alba) polują niemal bezszelestnie. Udaje im się to, bo lecą bardzo wolno, przez co ograniczają liczbę machnięć skrzydłami. Wolny lot to zasługa specjalnej budowy i kształtu skrzydeł.
Dr Thomas Bachmann z Uniwersytetu Technicznego w Darmstadt zbadał upierzenie tych sów oraz wykonał obrazowanie 3D ich kośćca. Wyniki swoich badań przedstawił na dorocznej konferencji Stowarzyszenia Biologii Integracyjnej i Porównawczej w Charleston.
Płomykówki polują przeważnie w ciemności, dlatego polegają na informacjach akustycznych. Muszą latać cicho, by słyszeć przemieszczające się nornice i nie zaalarmować ofiary, że znajdują się gdzieś w pobliżu.
Jedną z najważniejszych cech skrzydeł T. alba jest duża krzywizna. Zapewnia ona lepszą nośność. Przepływ powietrza nad górną powierzchnią skrzydła ulega przyspieszeniu, przez co spada ciśnienie. Skrzydło jest zasysane w górę, w kierunku niższego ciśnienia.
Za sprawą delikatnej powierzchni zredukowaniu ulega hałas związany z tarciem pióra o pióro. Poza tym całe ciało sowy jest pokryte grubą warstwą piór. Płomykówka ma ich o wiele więcej niż ptak podobnej wielkości. Gęsto rozmieszczone pióra działają jak panele akustyczne, które pochłaniają wszystkie niechciane dźwięki.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Obunogi z gatunku Crassicorophium bonellii wytwarzają niewrażliwą na oddziaływania słonej wody, lepką nić, za pomocą której spajają ziarna piasku na norki. Na odnóżach skorupiaka znajdują się ujścia specjalnych gruczołów. Co ciekawe, zwierzę łączy techniki produkcji cementów wąsonogów i jedwabnych nici pająków.
Jak tłumaczą autorzy artykułu, który ukazał się w piśmie Naturwissenschaften, włóknisty jedwab stanowi mieszaninę glikozaminoglikanów i białek. Wydzielina 2 typów gruczołów pokonuje przewód, który rozgałęzia się na szereg mniejszych. Wszystkie uchodzą do wspólnej komory o wrzecionowatym kształcie.
Wg biologów, komora stanowi przechowalnię oraz rodzaj mieszalni obu rodzajów wydzieliny. Tutaj jedwab jest mechanicznie, a może i chemicznie zmieniany, by stać się włóknisty.
Profesor Fritz Vollrath z Uniwersytetu Oksfordzkiego opowiada, że budując sobie schronienie, C. bonellii zlepia nicią piasek, glony, a nawet własne odchody. Naukowcy już wcześniej wiedzieli, że lepka substancja pochodzi z odnóży, ale dopiero teraz zorientowali się, że obunogi wyciągają ją w nić w podobny sposób jak pająki.
Poza tym, że nić jest wodoodporna, niewiele wiadomo o jej właściwościach. Vollrath podejrzewa, że może być równie wytrzymała i elastyczna, co nić pajęcza. Ze względu na specyficzne środowisko, w którym jest wykorzystywana, musi jednak także mieć pewne unikatowe cechy.
Zrozumienie sekretów tego typu materiałów pozwoliłoby opracować kleje wykorzystywane w wodzie morskiej czy metody zapobiegania porastaniu kadłubów statków.
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.