Skocz do zawartości
Forum Kopalni Wiedzy

Rekomendowane odpowiedzi

Zamiast wyrzucać plastikowe torby możemy je przekazać do przetworzenia, a dzięki nowej technologii powstaną z nich nie kolejne plastikowe torby, ale... węglowe nanorurki. Sposób na ich produkcję został opracowany przez Vilasa Ganpata Pola z Argonne National Laboratory, któremu udało się zmienić mało wartościowe torby w drogie nanorurki.

Naukowiec przez dwie godziny podgrzewał 1 gram HDPE lub LDPE w temperaturze 700 stopni Celsjusza w obecności octanu kobaltu, który działał jak katalizator, a następnie powoli schładzał całość. W temperaturze powyżej 600 stopni Celsjusza wiązania chemiczne w plastikowej torbie rozpadły się, a na powierzchni cząsteczek katalizatora zaczęły rosnąć węglowe nanorurki o wielu ścianach.

Do przeprowadzenia całego procesu trzeba sporo katalizatora, bo aż 20% masy przetwarzanego kawałka plastikowej reklamówki. Ponadto późniejsze jego odzyskanie nie jest proste. Jednak, jak zapewnia Pol, to i tak jedna z najtańszych i najbardziej przyjaznych środowisku metod produkcji nanorurek. Inne metody wymagają korzystania z komory próżniowej, by nie doszło do reakcji z tlenem. W mojej technice próżnia nie jest potrzebna. Formowaniu się tlenu zapobiega węglowodorowa 'atmosfera' o temperaturze 700 stopni - mówi uczony.

Naukowiec przeprowadził już testy swoich nanorurek. Bez oddzielania ich od katalizatora, odpowiednio pociął uzyskany materiał i wykorzystał go do budowy anody baterii litowo-jonowej. Pracowały fantastycznie. Ich pojemność jest większa niż nanorurek obecnie dostępnych w handlu - stwierdził. Zanieczyszczenie kobaltem powoduje, że nadają się one do wykorzystania w bateriach litowo-powietrznych, w których kobalt działa jak katalizator utleniając się do tlenków kobaltu. Tak więc gdy wykorzystamy nanorurki Pola do budowy baterii, cząsteczki kobaltu stają się nie zanieczyszczeniem, a przydatnym składnikiem.

Co prawda użycie drogiego kobaltu, który trudno jest odzyskać, może stanowić problem przy masowej produkcji nanorurek metodą Pola, jednak, jak zauważa uczony, baterie litowo-jonowe i litowo-powietrzne już obecnie są poddawane recyklingowi i kobalt jest z nich odzyskiwany.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach
na powierzchni cząsteczek katalizatora zaczęły rosnąć węglowe nanorurki o wielu ścianach.

To wywołuje we mnie ciekawość: ile ścian mogą mieć rurki?

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

To wywołuje we mnie ciekawość: ile ścian mogą mieć rurki?

Nie każda rura musi być okrągła, poza tym zależy od dokładności wykonania. no chyba że jakiś geek weźmie pod uwagę jeszcze "rozdzielczość reala":D A mają conajmniej 2: wewnętrzną i zewnętrzną.

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Naukowiec przez dwie podgrzewał(...)

Uciekło gdzieś słowo "godziny".

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Fizyk będzie liczył rozdzielczość w atomach, a geek w poligonach. :D

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Jeśli chcesz dodać odpowiedź, zaloguj się lub zarejestruj nowe konto

Jedynie zarejestrowani użytkownicy mogą komentować zawartość tej strony.

Zarejestruj nowe konto

Załóż nowe konto. To bardzo proste!

Zarejestruj się

Zaloguj się

Posiadasz już konto? Zaloguj się poniżej.

Zaloguj się

  • Podobna zawartość

    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Niedawno w Polsce wprowadzono opłaty za torby plastikowe, które wcześniej rozdawano w sklepach za darmo. W wielu krajach podobne rozwiązania prawne pojawiły się już przed laty, a ich celem jest zmniejszenie liczby odpadów. Okazuje się, że tego typu działania przynoszą wymierne korzyści.
      W Science on the Total Environment ukazały się wyniki badań, z których dowiadujemy się, że po wprowadzeniu zakazu rozdawania toreb, liczba tego typu odpadów zalegających na dnie morskim zmniejszyła się o 30%.
      Badania bazowały na obserwacjach dna morskiego rozciągającego się od wybrzeży Wielkiej Brytanii po wybrzeża Norwegii. Były prowadzone w latach 1992-2017. W tym też czasie kolejne państwa Europy Zachodniej zakazywały rozdawania w sklepach plastikowych toreb. Najwcześniej, bo w 2003 roku uczyniły to Dania i Irlandia, najpóźniej, w roku 2017, Wielka Brytania. Po wprowadzeniu zakazu w samej Wielkiej Brytanii liczba plastikowych toreb używanych rocznie przez przeciętnego mieszkańca zmniejszyła się ze 140 do 25. A to pomimo faktu, że zakaz dotyczy tylko wielkich sieci handlowych. Rząd w Londynie zastanawia się obecnie nad rozszerzeniem go na inne sklepy.

      Im mniej toreb używamy, tym mniej wyrzucamy i mniej trafia do środowiska, mówi główny autor badań, Thomas Maes. Jeśli będziemy razem pracowali na rzecz środowiska, to możemy dokonać wielu zmian.
      Wciąż jednak zanieczyszczamy oceany plastikiem. Niedawno dowiedzieliśmy się, że Wielka Pacyficzna Plama Śmieci jest znacznie większa niż przypuszczano, ma bowiem 1,6 miliona kilometrów kwadratowych powierzchni i składa się na nią co najmniej 79 000 ton śmieci. Pojawiły się też doniesienie, że sól morska jest zanieczyszczona mikroplastikiem, a przed rokiem informowaliśmy, że plaże bezludnej, jednej z najbardziej oddalonych od siedzib ludzkich wyspy, są jednymi z najbardziej zanieczyszczonych plastikiem miejsc na Ziemi.
      Z drugiej jednak strony coraz częściej pojawiają się dowody, że wystarczy minimum wysiłku, chęci i odpowiedzialności, by uchronić Ziemię przed katastrofą ekologiczną. Mniej plastikowych toreb na dnie morza to dobra wiadomość. Podobnie jak informacja o tym, że gdy tysiące ochotników poświęciły 96 tygodni na oczyszczenie ze śmieci plaży Versowa w Mombasie, po dwóch latach plaża stała się miejscem lęgowym dla tysięcy żółwi.
      Naukowcy prowadzący opisane na wstępie badania zauważyli, że co prawda liczba plastikowych toreb na dnie morza się zmniejsza, ale rośnie liczba śmieci związanych z rybołówstwem.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Przechowywanie energii słonecznej w postaci chemicznej ma tę przewagę nad przechowywaniem jej w elektrycznych akumulatorach, że energię taką można zachować na długi czas. Niestety, taki sposób ma też i wady - związki chemiczne przydatne do przechowywania energii ulegają degradacji po zaledwie kilku cyklach ładowania/rozładowywania. Te, które nie degradują, zawierają ruten - rzadki i drogi pierwiastek. W 1996 roku udało się znaleźć molekułę - fulwalen dirutenu - która pod wpływem światła słonecznego przełącza się w jeden stan i umożliwia kontrolowane przełączanie do stanu pierwotnego połączone z uwalnianiem energii.
      W ubiegłym roku profesor Jeffrey Grossman wraz ze swoim zespołem z MIT-u odkryli szczegóły działania fulwalenu dirutenu, co dawało nadzieję na znalezienie zastępnika dla tej drogiej molekuły.
      Teraz doktor Alexie Kolpak we współpracy z Grossmanem znaleźli odpowiednią strukturę. Połączyli oni węglowe nanorurki z azobenzenem. W efekcie uzyskali molekułę, której właściwości nie są obecne w obu jej związkach składowych.
      Jest ona nie tylko tańsza od fulwalenu dirutenu, ale charakteryzuje się również około 10 000 razy większą gęstością energetyczną. Jej zdolność do przechowywania energii jest porównywalna z możliwościami baterii litowo-jonowych.
      Doktor Kolpak mówi, że proces wytwarzania nowych molekuł pozwala kontrolować zachodzące interakcje, zwiększać ich gęstość energetyczną, wydłużać czas przechowywania energi i - co najważniejsze - wszystkie te elementy można kontrolować niezależnie od siebie.
      Grossman zauważa, że olbrzymią zaletą termochemicznej metody przechowywania energii jest fakt, że to samo medium wyłapuje energię i ją przechowuje. Cały mechanizm jest zatem prosty, tani, wydajny i wytrzymały. Ma on też wady. W takiej prostej formie nadaje się tylko do przechowywania energii cieplnej. Jeśli potrzebujemy energii elektrycznej, musimy ją wytworzyć z tego ciepła.
      Profesor Grossman zauważa też, że koncepcja, na podstawie której stworzono funkcjonalne nanorurki z azobenzenem jest ogólnym pomysłem, który może zostać wykorzystany także w przypadku innych materiałów.
      Podstawowe cechy, jakimi musi charakteryzować się materiał używany do termochemicznego przechowywania energii to możliwość przełączania się w stabilne stany pod wpływem ciepła oraz istnienie odkrytego przez Grossmana w ubiegłym roku etapu przejściowego, rodzaju bariery energetycznej pomiędzy oboma stabilnymi stanami. Bariera musi być też odpowiednia do potrzeb. Jeśli będzie zbyt słaba, molekuła może samodzielnie przełączać się pomiędzy stanami, uwalniając energię wtedy, gdy nie będzie ona potrzebna. Zbyt mocna bariera spowoduje zaś, że pozyskanie energii na żądanie będzie trudne.
      Zespół Grossmana i Kolpak szuka teraz kolejnych materiałów, z których można będzie tworzyć molekuły służące do termochemicznego przechowywania energii.
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Obecnie filtry w papierosach produkuje się z octanu celulozy, który absorbuje nikotynę, substancje smoliste i wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne. Chińczycy odkryli jednak, że dodatek nanomateriałów z tlenku tytanu(IV) może zatrzymać jeszcze więcej szkodliwych związków (Chemical Communications).
      Naukowcy już wcześniej próbowali wykorzystywać w filtrach nanomateriały. Nanorurki węglowe i mezoporowate nanostruktury krzemionkowe sprawdzały się dobrze w tej nowej roli, jednak w dużej mierze dyskwalifikowała je wysoka cena. Poza tym wspominano o możliwych zagrożeniach dla zdrowia.
      Mingdeng Wei z Uniwersytetu w Fuzhou nawiązał współpracę ze specjalistami z Fujian Tobacco Industrial Corporation. Naukowcy ustalili, że nanorurki i nanopłachty dobrze przefiltrowują dym papierosowy, są stosunkowo tanie i co najważniejsze, TiO2 stosuje się już w przemyśle kosmetycznym i spożywczym, wiadomo więc, że jest bezpieczny dla zdrowia.
      Zespół z Państwa Środka porównywał papierosy z nanorurkami i nanopłachtami z tlenku tytanu(IV). Wykorzystano maszynę do palenia papierosów, a następnie wysokosprawną chromatografię cieczową (ang. high performance liquid chromatography, HPLC) oraz chromatografię jonową. Dzięki tym metodom oceniono ilość wychwyconych substancji, w tym cyjanowodoru czy amoniaku. Okazało się, że nanorurki są 2-krotnie wydajniejsze od nanopłacht.
      Wydaje się, że warto by było też porównać papierosy z filtrem dopełnionym nanorurkami z TiO2 z popularnymi ostatnio e-papierosami. Lekarze podkreślają jednak, że i tak najskuteczniejszą metodą ograniczenia ilości szkodliwych substancji nadal pozostaje rzucenie palenia.
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Badania nad zwiększeniem wydajności ogniw słonecznych ciągle trwają, a uczeni z MIT-u postanowili zaprząc do pomocy... wirusy. W Nature Nanotechnology opublikowali artykuł, w którym opisują w jaki sposób wirusy mogą pomóc w tworzeniu ogniw słonecznych z nanorurek.
      Od pewnego czasu wiadomo, że nanorurki mogą zwiększyć efektywność zbierania elektronów przez ogniwa. Jednak użycie nanorurek napotyka na dwa poważne problemy. Pierwszy z nich to fakt, że podczas produkcji nanorurek uzyskiwana jest mieszanina dwóch typów. Jedne nanorurki zachowują się jak półprzewodniki, drugie jak metale. Nowe badania wykazały, że tylko nanorurki-półprzewodniki zwiększają wydajność ogniw. Nanorurki-metale zmniejszają ją. Ponadto nanorurki mają tendencję do zlepiania się ze sobą, co zmniejsza ich efektywność.
      Studenci Xiangnan Dang i Hyunjun Yi, pracujący pod kierunkiem profesor Angeli Belcher, odkryli, że genetycznie zmodyfikowany wirus M13 może zostać użyty do kontrolowania ułożenia nanorurek na powierzchni, dzięki czemu są one od siebie oddzielone nie powodując krótkich spięć oraz nie mogą zbić się w grupie.
      Młodzi naukowcy przetestowali swojego wirusa na tanich ogniwach cienkowarstwowych DSSC (dye-sensitized solar cells), zwiększając ich wydajność z 8 do 10,6%, czyli aż o 33%. To kolosalny postęp, tym większy, jeśli weźmiemy pod uwagę fakt, że wirusy i nanorurki stanowią tylko 0,1% wagi ulepszonego ogniwa. Co więcej, taką samą technikę można stosować na droższych, bardziej zaawansowanych ogniwach.
      Zastosowanie wirusów i nanorurek ułatwia elektronom w ogniwie dotarcie do kolektora. Wirusy mają dwa zadania. Po pierwsze przyczepiają do nanorurek peptydy, które utrzymują je z dala od siebie. Każdy z wirusów może utrzymywać od 5 do 10 nanorurek, z których każda jest przytwierdzona około 300 molekułami. Ponadto wirusy są wykorzystywane w procesie pokrywania nanorurek dwutlenkiem tytanu, głównym składnikiem ogniw DSSC.
      Co ciekawe, jeden wirus może spełniać obie funkcje, a przełączanie pomiędzy poszczególnymi zadaniami jest regulowane za pomocą zmian kwasowości środowiska w którym odbywa się cały proces.
      Wirusy ułatwiają też rozprowadzanie nanorurek w wodzie, co pozwala na wykorzystywanie w produkcji ogniw taniej metody z użyciem roztworów wodnych przebiegającej w temperaturze pokojowej.
      Profesor Prashant Kamat z Notre Dame University mówi, że już wcześniej próbowano wykorzystać nanorurki do ulepszenia ogniw słonecznych, jednak uzyskiwano minimalne zwiększenie ich wydajności. Tymczasem prace uczonych z MIT-u są „imponujące".
      Prawdopodobnie zastosowanie wirusa umożliwiło lepsze połączenie nanocząstek TiO2 z nonarurkami. Ścisłe ich połączenie jest niezbędne do szybkiego i efektywnego transportu elektronów" - mówi uczony.
      Przypomina, że ogniwa DSSC są już sprzedawane w Korei, Japonii i na Tajwanie, a tak znaczące zwiększenie ich wydajności z pewnością zainteresuje przemysł. Tym bardziej, że zastosowanie nowej techniki wymaga dodania do procesu produkcyjnego tylko jednego, prostego procesu, zatem linie produkcyjne będzie można przystosować doń szybko i niedrogo.
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Na Rice University powstał polimer, który wzmacnia się pod wpływem obciążenia. Wykazuje zatem właściwości podobne do kości czy mięśni, które ulegają wzmocnieniu wskutek regularnego używania.
      Odkrycia właściwości polimeru dokonał Bren Carey badając materiał stworzony w laboratorium profesora Pulickela Ajayana. Zadaniem Careya było sprawdzenie, jak poli(dimetylosiloksan) wzbogacony pionowo ułożonymi wielościennymi nanorurkami reaguje na wielokrotne obciążenia. Ku swojemu zdziwieniu odkrył, że nie dochodzi do zużycia materiału, ale do jego wzmocnienia. Młody magistrant poddał polimer próbie polegającej na ściskaniu go pięć razy w ciągu sekundy. Po ośmiu dobach i 3.500.000 ściśnięć okazało się, że polimer jest o 12% bardziej wytrzymały niż był przed badaniem.
      Naukowcy od dawna wiedzą, że pod wpływem deformacji metale mogą zwiększać swoją wytrzymałość wskutek zmian w ich strukturze krystalicznej. Dotychczas jednak polimery, zbudowane z długich łańcuchów, nie zachowywały się w ten sposób. Uczeni z Rice nie wiedzą jeszcze, dlaczego ich materiał stał się bardziej wytrzymały.
  • Ostatnio przeglądający   0 użytkowników

    Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.

×
×
  • Dodaj nową pozycję...