Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Próżnia jest powszechnie uznawana za najdoskonalszy izolator. brak atomów powoduje, że ciepło jest bardzo słabo przewodzone. Jednak najnowsze badania pozwoliły naukowcom wpaść na trop materiału, który jeszcze słabiej przewodzi ciepło. Chodzi tutaj o warstwy fotonicznych kryształów przedzielonych próżnią.

Ciepło może być transferowane pomiędzy materiałai poprzez konwekcję, przewodnictwo i radiację. Dwie pierwsze metody wymagają istnienia materialnego medium, zatem nie działają w próżni. jednak radiacja w postaci światła podczerwonego przemieszcza się w próżni, powodując np. powolne stygnięcie płynu w termosie.

Naukowcy z Uniwersytetu Stanforda pracujący pod kierunkiem Shanhuia Fana już w ubiegłym roku zaczęli zastanawiać się, czy istnieje lepszy izolator od próżni. Z ich teoretycznych wyliczeń wynikało, że mogą to być kryształy fotoniczne. Powstają one w naturze (np. opal), można je również wytworzyć w laboratorium. Ich szczególną cechą jest struktura o okresowo rozłożonym współczynniku załamania. Mamy w niej do czynienia z fotoniczną przerwą energetyczną, a więc nie przechodzi przezeń konkretna długość fali świetlnej.

Uczeni odkryli, że struktura o grubości 100 mikrometrów, zbudowana z 10 warstw kryształów o grubości 1 mikrometra każda, pomiędzy którymi znajdują się 10-mikrometrowe obszary próżni, powoduje, że przewodnictwo cieplne jest o 50% mniejsze niż w przypadku zastosowania samej próżni. Dalsze badania dowiodły, że nie zależy ono od grubości warstw kryształów, ale od współczynnika załamania światła.

Odkrycie to może mieć liczne zastosowania. Na przykład tam, gdzie energia słońca jest wykorzystywana do podgrzewania, przyda się materiał, który będzie przepuszczał światło widzialne, ale zatrzyma ciepło.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Dlaczego 50%? Pewnie dlatego że ta warstwa się rozgrzewa i oddaje to ciepło radiacyjnie równomiernie w obydwu kierunkach ... czyli gdybyśmy zamiast tego zamontowali lustro, byłoby rzędu 100% ...

Share this post


Link to post
Share on other sites

No właśnie nie do końca po zamontowaniu czegoś na wzór lustra stopniowe odbijanie się wiązki fali od powierzchni stopniowo zmniejszy jej częstotliwość do fal radiowych , a te mają inne właściwości i mniejszą energię . Co spowoduje powolne stygnięcie ciała lub przeniknięcie ich przez materiał .

 

Czyli potrzebny jest materiał który odbije podczerwień jednocześnie zatrzymująć jej pierwotną częstotliwość ....

Share this post


Link to post
Share on other sites

W sumie to odpowiedziałem trochę bez zastanowienia i nie pomyślałem o tym że lustra nie odbijają całkowicie elastycznie ... ale ... w każdym razie mamy w środku gorącą ciecz, więc szczerze to z czegokolwiek byłaby ta bariera, powinna następować termalizacja - średnia energia atomów bariery, jak i fotonów między nimi powinna być taka jak tej cieczy, czyli raczej powinna maleć dopiero wraz z jej stygnięciem. To lustro oddawałoby też energię radiacyjnie w drugą stronę, ale jednak większość wewnętrznych fotonów byłoby odbijane, tylko część ich energii pomagałaby utrzymać temperaturę bariery.

 

Zresztą zobaczmy jak jest zbudowane naczynie Dewara, które zresztą było doskonalone przez jakieś sto lat - szklana bańka pokryta od strony próżni srebrem - lustrem, które jednak też się rozgrzewa i oddaje energię radiacyjnie. Gdybyśmy teraz włożyli do środka kilka kolejnych warstw lustra, oddawanie ciepła by malało ... tylko czy jest sens - dalej ciepło może uciekać wzdłuż szkła ...

W każdym razie nie rozumiem jak rozgrzewające się magiczne kryształy fotoniczne z niusa miałyby lepiej działać niż zwykłe lustro?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Bierzemy młotek , rozgrzewamy do białości i kujemy go innym młotkiem aż powstanie z niego siekiera . Następnie patentujemy z młotko-siekierę i piszemy niusa (oczywiście granta na badania nie oddajemy).

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
      Kleszcze z gatunku Haemaphysalis flava zostały jako pierwsze sfilmowane żywe pod skaningowym mikroskopem elektronowym (SEM). To nie lada osiągnięcie, zważywszy, że próbki umieszcza się w próżni i bombarduje wiązką elektronów.
      By próżnia nie doprowadziła przypadkiem do wybuchu, przed umieszczeniem w mikroskopie próbki pochodzenia biologicznego poddaje się liofilizacji niskotemperaturowej. W takiej właśnie komorze liofilizacyjnej podłączonej do pompy próżniowej Yasuhito Ishigaki z Kanazawa Medical University natrafił na żywe kleszcze. Nawet po półgodzinie, gdy większość powietrza już odessano, pajęczaki czuły się całkiem dobrze.
      Zadziwiony wytrzymałością pasażerów na gapę, Japończyk umieścił 20 osobników (8 dorosłych samic i 12 nimf) w SEM. Nie przygotowywał ich w jakiś specjalny sposób, tylko przykleił do taśmy przewodzącej (normalnie, ponieważ pozostała po liofilizacji substancja organiczna raczej nie odbija szybkich elektronów, ale je hamuje, trzeba zastosować powlekanie cienką warstwą metalu, np. złota).
      Akademik zrezygnował z metalowej powłoki (tzw. repliki), gdyż wiedział, że w przeszłości naukowcom i bez niej udawało się obserwować martwe kleszcze. We wnętrzu mikroskopu elektronowego musi panować wysoka próżnia, by elektrony nie rozpraszały się na cząsteczkach powietrza. Podczas eksperymentu zespołu Ishigakiego ciśnienie wysokiej próżni wynosiło 1.5×10−3 Pa. Pajęczaki poruszały odnóżami, a po wyjęciu z mikroskopu rozchodziły się na wszystkie strony. Wydaje się jednak, że "deszcz elektronów" zebrał swoje żniwo. Choć wszystkie osobniki przeżyły co najmniej 2 dni, bez kąpieli w ujemnie naładowanych cząstkach mogłyby żyć kilka tygodni. W niektórych przypadkach H. flava wydawały się podejmować próby ucieczki przed wiązką elektronów. Z dwojga złego lepsza jest próżnia, bo wszystko wskazuje na to, że kleszcze potrafią na długo wstrzymać oddech.
      Badanie Japończyka nie uzupełnia w jakiś znaczący sposób naszej wiedzy o kleszczach. W dotyczących ich studiach SEM wykorzystuje się już od lat 70. Teraz zdobyliśmy jedynie garść szczegółów związanych lokomocją tych pajęczaków.
      W 2008 r. ogłoszono, że niesporczaki potrafią przetrwać w kosmicznej próżni (tym samym stały się one pierwszymi zwierzętami, u których zidentyfikowano tę umiejętność). W ich przypadku "kontakt" miał jednak miejsce w stanie anhydrobiozy, a kleszcze w ogóle nie przygotowywały się do wyzwania.
       
       
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Xinwei Wang, profesor z Iowa State University, dowiódł, że nić pajęcza przewodzi ciepło równie dobrze jak metal. Uczony specjalizuje się w poszukiwaniu naturalnych przewodników ciepła.
      Wiadomo, że takimi przewodnikami są diamenty, miedź czy aluminium, ale większość naturalnych materiałów bardzo słabo przewodzi ciepło. Środowisko naukowe od pewnego czasu spekulowało, że nić pajęcza może być przewodnikiem ciepła, ale nikt tego dotychczas nie badał.
      Wang zaprzągł do pracy osiem pająków z gatunku Nephila clavipes, które żywił w klatkach. Pozyskaną od nich sieć poddał testom i odkrył, że jest ona zadziwiająco dobrym przewodnikiem. Transportuje ona ciepło 1000-krotnie lepiej niż przędza jedwabnika i 800 razy lepiej niż inne naturalne tkanki. Jest w tym nawet lepsze od... miedzi. Przewodność cieplna nici pajęczej wynosi bowiem 416 watów na metr-kelwin, podczas gdy miedzi - 401 W/(m-K). Przędza pająka jest niewiele gorsza od srebra, którego przewodność cieplna to 429 W/(m-K).
      „Nasze odkrycie zmieni pogląd, jakoby materiały biologiczne charakteryzowały się niską przewodnością cieplną“ - stwierdził Wang.
      Kolejną zadziwiającą właściwością pajęczych nici jest fakt, że ich przewodność cieplna rośnie w miarę rozciągania. W większości materiałów przewodność cieplna spada gdy są rozciągane. Tymczasem uczony rozciągnął nić o 20% i uzyskał wzrost jej przewodności cieplnej również o 20%.
      Zdaniem Wanga badany przez niego materiał charakteryzuje się tak dobrą przewodnością gdyż na poziomie molekularnym pozbawiony jest defektów, zawiera proteiny z nanokryształami oraz przypominające sprężyny struktury łączące proteiny. Uczony zastanawia się, czy nie można będzie tak zmodyfikować przędzy pajęczej, by zwiększyć jej przewodność.
      Nowo odkryte właściwości nici pająka mogą posłużyć do stworzenia lepszej odzieży ochronnej, systemów odprowadzania ciepła z elektroniki, bandaży, które nie będą zatrzymywały ciepła i wielu innych przydatnych przedmiotów.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Międzynarodowy zespół uczonych wpadł na trop rewolucyjnej, niespodziewanej metody zapisu danych na dyskach twardych. Pozwala ona na setki razy szybsze przetwarzanie informacji niż ma to miejsce we współczesnych HDD.
      Naukowcy zauważyli, że do zapisu danych wystarczy jedynie ciepło. Dzięki temu będzie ona zachowywana znacznie szybciej i zużyje się przy tym mniej energii.
      Zamiast wykorzystywać pole magnetyczne do zapisywania informacji na magnetycznym nośniku, wykorzystaliśmy znacznie silniejsze siły wewnętrzne i zapisaliśmy informację za pomocą ciepła. Ta rewolucyjna metoda pozwala na zapisywanie terabajtów danych w ciągu sekundy. To setki razy szybciej niż pracują obecne dyski. A jako, że nie trzeba przy tym wytwarzać pola magnetycznego, potrzeba mniej energii - mówi fizyk Thomas Ostler z brytyjskiego University of York.
      W skład międzynarodowego zespołu, który dokonał odkrycia, wchodzili uczeni z Hiszpanii, Szwajcarii, Ukrainy, Rosji, Japonii i Holandii.
      Doktor Alexey Kimel z Instytutu Molekuł i Materiałów z Uniwersytetu w Nijmegen mówi: Przez wieki sądzono, że ciepło może tylko niszczyć porządek magnetyczny. Teraz pokazaliśmy, że w rzeczywistości jest ono impulsem wystarczającym do zapisania informacji na magnetycznym nośniku.
      Uczeni wykazali, że bieguny w domenach magnetycznych na dysku można przełączać nie tylko za pomocą pola magnetycznego generowanego przez głowicę zapisująco-odczytującą, ale również dzięki ultrakrótkim impulsom cieplnym.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy ze szwedzkiego Chalmers University of Technology stworzyli światło z... próżni. W ten sposób udowolnili prawdziwość teoretycznych założeń, które zaistniały w nauce przed 40 laty.
      Utworzone przez uczonych fotony pojawiały się i znikały w próżni. Odkrycie opiera się na jednym z najbardziej niezwykłych założeń fizyki kwantowej, które mówi, że próżnia nie oznacza braku cząsteczek. W rzeczywistości jest ona pełna pojawiających się i znikających cząsteczek. Jako, że cząsteczki te są niezwykle ulotne, są uważane za cząsteczki wirtualne.
      Christopher Wilson i jego zespół zmusili fotony, by przestały być wirtualne i stały się realne.
      W 1970 roku pojawiła się teoria, że wirtualne fotony z próżni staną się fotonami realnymi, jeśli odbiją się od lustra, które porusza się niemal z prędkością światła.
      Jako, że nie jest możliwe spowodowanie, by lustro poruszało się tak szybko, zastosowaliśmy inny sposób na osiągnięcie tego samego efektu - mówi profesor Per Delsing. Zamiast zmieniać fizyczną odległość od lustra, zmieniliśmy elektryczną odległość od obwodu elektrycznego, który działa jak lustro dla mikrofal.
      Takie „lustro" składa się z niezwykle czułego nadprzewodzącego urządzenia do interferencji kwantowej (SQUID). Naukowcy miliardy razy w ciągu sekundy zmieniali kierunek pola magnetycznego, dzięki czemu „lustro" wibrowało z prędkością 1/4 prędkości światła.
      W wyniku tego z próżni pojawiały się pary fotonów, mogliśmy je mierzyć jako promieniowanie mikrofalowe. Właściwości tego promieniowania były dokładnie takie, jakie przewiduje teoria kwantowa dla par fotonów pojawiających się w ten sposób - mówi Per Delsing.
      Naukowcy wyjaśniają, że „lustro" przekazuje część swojej energii kinetycznej wirtualnym fotonom, dzięki czemu stają się one fotonami realnymi. Jako, że masa spoczynkowa fotonu wynosi 0, nie wymagają one zbyt dużej energii by przejść ze stanu wirtualnego do realnego. Teoretycznie z próżni można też uzyskać inne cząsteczki, jak protony czy neutrony, jednak wymaga to znacznie więcej energii niż w przypadku fotonów.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Nieznane dotychczas właściwości bakterii z rodziny Geobacter mogą przyczynić się do rewolucji w nanotechnologii i bioelektronice. Naukowcy z University of Massachusetts Amherst odkryli, że produkowane przez bakterię włókna świetnie przewodzą prąd. Dlatego też uczeni zaczęli o nich mówić „bakteryjne nanoprzewody". Naturalne włókna są równie efektywne jak przewodzące polimery, a ładunek elektryczny podróżuje nimi na znaczne odległości - tysiące razy większe niż długość samej bakterii.
      Możliwość przewodzenia w ten sposób prądu przez białkowe włókna to zwrot w biologii, który pozwoli nam zrozumieć, w jaki sposób zachodzą różne procesy naturalne. Będzie to można również wykorzystać w praktyce - mówi mikrobiolog Derek Lovley.
      Zdaniem fizyka Nikhila Malvankara odkrycie to zrewolucjonizuje naszą wiedzę o bakteryjnych biofilmach. U tego gatunku biofilm zawiera proteiny, które zachowują się jak metale, przewodząc prąd na bardzo duże odległości - mówi Malvankar.
      To odkrycie jest bardzo istotne nie tylko z punktu widzenia biologii, ale również materiałoznawstwa. Możemy teraz badać różne nanomateriały, które są naturalne, nietoksyczne, łatwiejsze w produkcji i tańsze niż materiały wytwarzane przez człowieka. Niewykluczone, że pozwolą one nawet na wykorzystywanie elektroniki w wodzie i wilgotnych środowiskach. Otwiera to nowe możliwości zarówno w dziedzinie biologii jak i produkcji energii - stwierdził inny fizyk, Mark Tuominen.
      Dotychczas sądzono, że aby białkowe włókna zachowywały się jak metale, konieczna jest obecność dodatkowych protein, zwanych cytochromami. Uczeni z UMass Amherst zauważyli występowanie bardzo dobrego przewodnictwa bez obecności cytochromów.
      W naturze Geobacter wykorzystuje białkowe nanowłókna w czasie procesu podobnego do oddychania. To, co Geobacter robi ze swoimi nanowłóknami można porównać z oddychaniem przez rurkę o długości 10 kilometrów - mówi Malvankar.
      Już w 2005 roku uczeni z University of Massachusetts stwierdzili na łamach „Nature", że nanowłókna produkowane przez Geobacter mogą charakteryzować się nieznanymi dotychczas właściwościami. Nie potrafili jednak dokładnie określić natury i mechanizmu działania włókien, przez co ich twierdzenia spotkały się ze znacznym sceptycyzmem.
      Podczas eksperymentów laboratoryjnych naukowcy zauważyli, że Geobacter rozmnażają się na elektrodach i wytwarzają tam gruby, przewodzący prąd biofilm. Dalsze badania wykazały, że przewodnictwo jest możliwe dzięki produkowanej przez bakterie siatce białkowych nanowłókien. Okazało się również, że ich strukturę można łatwo zmieniać w zależności od potrzeb. Wystarczy bowiem zmiana temperatury otoczenia lub manipulowanie ekspresją genów, by uzyskać nanowłókna o różnych właściwościach.
×
×
  • Create New...