Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Na Princeton University powstał silikonowy generator prądu, który zbiera energię z naturalnych ruchów ciała, takich jak oddychanie czy spacer. Generator może zapewnić zasilanie rozrusznikom serca, telefonom komórkowym i innym urządzeniom przenośnym.

Nowy materiał stworzono z ceramicznych nanowstążek zatopionych w elastycznym silikonie. Urządzenie bardzo wydajnie zmienia energię mechaniczną w elektryczną.

W przyszłości buty wykonane z nowego materiału mogą zbierać wystarczająco dużo energii, by zasilać urządzenia przenośne. Z kolei jeśli przymocujemy tego typu materiał w okolicach płuc, ich naturalne ruchy dostarczą energii rozrusznikowi serca, więc zniknie konieczność wymiany baterii w tego typu urządzeniach.

Naukowcy z Princeton, Michael McAlpine i Yi Qi, są pierwszymi którym udało się połączyć silikon z nanowstążkami cyrkonianu-tytanianu ołowiu (PZT), piezoelektrycznego materiału ceramicznego. To najbardziej wydajny spośród znanych nam piezoelektryków, gdyż potrafi zamienić w energię elektryczną aż 80% energii mechanicznej. Jak mówi McAlpine PZT jest 100 razy bardziej wydajny od kwarcu, innego materiału piezoelektrycznego. I dodaje oddychanie czy spacerowanie nie generują zbyt dużo energii, a więc trzeba ją pozyskiwać tak efektywnie, jak to tylko możliwe.

Dodatkową zaletą materiału autorstwa McApline'a i Qi jest fakt, iż zgina się on pod wpływem prądu elektrycznego, dzięki czemu w przyszłości może być wykorzystywany w mikronarzędziach chirurgicznych. Piękno tkwi w tym, że jest to rozwiązanie skalowalne - stwierdził Yi Qi. W miarę jak będziemy udoskonalali ten materiał, będziemy w stanie produkować coraz większe jego fragmenty, które pozwolą zebrać więcej energii.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Kiedyś na instructables.com był tutorial, jak zrobić ładowarkę wykorzystujęcą energię oddychania. Użyto części z zepsutych napędów CD, całość była dość duża i nieporęczna (trzeba było sobie opasać klatkę piersiową), ale działało. Przynajmniej według zapewnień autora.

Share this post


Link to post
Share on other sites

to nie jest silikonowy generator, bo 'aktywnym' materialem jest tutaj ow PZT. silikon jest tylko matryca. mowienie o tym 'silikonowy generator', to jakby mowic np. o swiecacym ziemniaku, w ktorym znajduje sie mala lampeczka. autorzy, piszac artykul, dali tytul bardziej oddajacy rzeczywistosc 'Piezoelectric Ribbons Printed onto Rubber for Flexible Energy Conversion'.

 

przy okazji PZT trzeba pamietac, ze amerykanie nazdwyczaj niechetnie patrza na produkty zawierajace olow. myslenie o stosowaniu takich urzadzen w kontakcie z czlowiekiem (autorzy pisza nawet o ewentualnym implantowaniu) jest nazbyt optymistyczne. podejrzewam, ze nawet za cene wydajnosci preferowane bylyby podobne urzadzenia wykonane na bazie tlenku cynku, o szkodliwosci ktorego nie bardzo slyszalem. zreszta PZT jest tylko jednym ze zwiazkow grupy perowskitow. pewnie mozna go spokojnie zastapic innym - bezolowiowym.

 

jeszcze drobna uwaga. zwiazek nazywa sie chyba cyrkoniano-tytanian olowiu.

 

ps. swoja droga warto wiedziec, ze w piezoelektrycznosci maczal palce niejaki P. Curie. prywatnie maz naszej slynnej rodaczki.

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
      Naukowcy z Politechniki Gdańskiej, wraz z uczonymi z Danii i Brazylii, pracują nad nową generacją nieszkodliwych dla środowiska materiałów piezoelektrycznych, które mogą posłużyć np. do budowy biokompatybilnych przetworników ultradźwiękowych nowej generacji. Prace koncentrują się wokół niedawno odkrytego podobnego do piezoelektryczności zjawiska elektrostrykcji.
      Piezoelektryczność polega na przekształcaniu energii mechanicznej w elektryczną i odwrotnie. Na co dzień korzystamy z wielu urządzeń piezoelektrycznych, od zapalarek, przez zegarki kwarcowe po głośniki. Piezoelektryki znajdziemy m.in. w głowicach USG czy wagach cyfrowych.
      Koncepcja działania piezoelektryków jest prosta, jednak poważnym problemem, z którym nauka zmaga się od ponad 100 lat, jest znalezienie nieszkodliwych dla środowiska materiałów wykazujących duży efekt piezoelektryczny. W piezoelektrykach powszechnie stosuje się bowiem ołów.
      Przed około 10 laty odkryto podobny do piezoelektryczności efekt elektrostrykcji i okazało się, że w tlenku ceru jest on znacznie większy niż zjawisko piezolektryczne w większości materiałów. Dlatego też profesor Sebastian Molin z Wydziału Elektroniki, Telekomunikacji i Informatyki Politechniki Gdańskiej pracuje nad bazującymi na tlenku ceru bezołowiowymi biokompatybilnymi materiałami elektrostyrykcyjnymi. Zadaniem mojego zespołu jest wytworzenie nowych materiałów na bazie tlenku ceru o określonych właściwościach, natomiast nasi duńscy partnerzy będą badali je pod kątem ich możliwości piezoelektrycznych oraz zastosowania w praktycznych układach generacyjnych. Nasza grupa będzie stosować różne parametry syntezy materiałów, różne domieszki i modelować te materiały, by uzyskać najlepsze efekty, mówi uczony.
      Badania odbywają się w ramach międzynarodowego projektu m-era.net, a partnerami Polaków są naukowcy z Duńskiego Uniwersytetu Technologicznego, CTS Ferroperm oraz Universidade Federal do ABC.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Rozmawianie przez telefon komórkowy przez 30 lub więcej minut w tygodniu jest powiązane ze znacznym wzrostem ryzyka nadciśnienia, poinformowali chińscy naukowcy na łamach European Heart Journal – Digital Journal. Decydująca dla zdrowia serca jest liczba minut spędzona na rozmowie. Im więcej minut rozmawiamy, tym większe ryzyko. Liczba lat użytkowania telefonu czy też używanie zestawów głośnomówiących nie miały wpływu na ryzyko rozwoju nadciśnienia. Konieczne są dalsze badania, by potwierdzić uzyskane przez nas wyniki, mówi profesor Xianhui Quin z Południowego Uniwersytetu Medycznego w Kantonie.
      Nadciśnienie to jeden z najważniejszych czynników rozwoju chorób układu krążenia i zgonów na całym świecie. Cierpi nań około 1/5 ludzkości, co pokazuje, jak ważne są badania w kierunku zidentyfikowania przyczyn nadciśnienia.
      Telefony komórkowe są najbardziej chyba rozpowszechnionym gadżetem elektronicznym na Ziemi. Powstaje zatem pytanie o bezpieczeństwo ich użytkowania, szczególnie przez osoby korzystające z nich bardzo intensywnie. Niektóre badania prowadzone na hodowlach komórkowych sugerują, że długoterminowa ekspozycja na fale elektromagnetyczne emitowane przez telefony komórkowe prowadzi do stresu oksydacyjnego, stanu zapalnego czy uszkodzenia DNA. Chińscy uczeni zaczęli zastanawiać się, czy w ten sposób telefony mogą przyczyniać się do rozwoju nadciśnienia. Już wcześniej przeprowadzone badania wykazały, że 35-minutowa ekspozycja prawej półkuli mózgu na pole elektromagnetyczne emitowane przez telefon komórkowy prowadzi do wzrostu ciśnienia spoczynkowego o 5–10 mmHg. Jednak były to badanie prowadzone na małej próbce 10 osób, a jego głównym celem było sprawdzenie krótkoterminowego wpływu telefonów na ciśnienie.
      Chińczycy przeanalizowali dane z UK Biobank dotyczące 212 046 osób w wieku 37–73 lat. W momencie rejestracji w bazie danych żadna z tych osób nie miała zdiagnozowanego nadciśnienia. Za użytkowników telefonów komórkowych uznano osoby, które co najmniej raz w tygodniu przez nie rozmawiały. Losy badanych śledzono średnio przez 12 lat. Po tym czasie nadciśnienie zdiagnozowano u 13 984 osób. Gdy następnie sprawdzono częstotliwość użytkowania telefonów przez te osoby, okazało się, że rozmowa przez telefon przez 30 lub więcej minut w tygodniu była powiązana z o 12% wyższym ryzykiem rozwoju nadciśnienia, niż u badanych, którzy rozmawiali krócej niż 30 minut.
      W swoich badaniach naukowcy uwzględnili takie czynniki jak płeć, wiek, BMI, rasę, rodzinną historię nadciśnienia, poziom wykształcenia, palenie papierosów, poziom lipidów i glukozy we krwi, używane leki i szereg innych czynników.
      Z badań dowiadujemy się, że – generalnie rzecz biorąc – użytkownicy telefonów komórkowych narażeni są na o 7% wyższe ryzyko rozwoju nadciśnienia w porównaniu do osób, które telefonów nie używają, a ci, którzy rozmawiają przez co najmniej 30 minut w tygodniu, rozwijają nadciśnienie o 12% częściej, niż ci, którzy rozmawiają krócej. Ryzyko rośnie wraz z czasem spędzanym na rozmowie. Na przykład jeśli rozmawiamy przez 1–3 godzin w tygodniu, to jest ono wyższe o 13%, przy rozmowach trwających 4–6 godzin wzrasta o 16%, a jeśli rozmawiamy więcej niż 6 godzin tygodniowo, to ryzyko rozwoju nadciśnienia jest o 25% większe, niż przy rozmowach trwających krócej niż 30 minut w tygodniu.
      Na poziom ryzyka wpływa też profil genetyczny. Osoby, które mają genetyczne predyspozycje do rozwoju nadciśnienia i rozmawiają przez telefon ponad 30 minut w tygodniu narażają się na o 33% wyższe ryzyko niż ci, którzy nie mają predyspozycji genetycznych i rozmawiają krócej niż 30 minut tygodniowo.
      Nasze badania sugerują, że rozmawianie przez telefon komórkowy nie zwiększa ryzyka rozwoju nadciśnienia, o ile rozmawiamy krócej niż przez 30 minut w tygodniu, mówi profesor Qin.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Rozruszniki serca od dziesięcioleci ratują ludziom życie. Są to jednak spore urządzenia, a ich wszczepienie jest skomplikowane i niesie ze sobą ryzyko. Rozwiązaniem przyszłości może być urządzenie opracowane i przetestowane na Yonsei University w Seulu. Powstało tam ultracienkie urządzenie, które monitoruje pracę serca i w razie potrzeby dostarcza sygnał elektryczny. Wyposażono je w specjalną powłokę, która powoduje, że przylepia się ono do wilgotnego organu, jak serce.
      Koreańscy uczeni przetestowali je ja żywym króliku oraz na sztucznym sercu. Wyniki badań dają podstawy do optymizmu. Ich zdaniem, pewnego dnia urządzenie będzie mogło zastąpić tradycyjne rozruszniki.
      Naukowcy z Yonsei skupili się na rozwiązaniu problemu arytmii. To sytuacja, w której serce bije zbyt szybko, zbyt wolno lub nieregularnie. Czasem arytmia jest niezauważalna lub nie stanowi większego problemu, czasem jednak może zagrażać życiu. W tych ostatnich przypadkach wszczepienie rozrusznika może być jedynym sposobem na ocalenie życia pacjenta.
      Koreańczycy opracowali przylepiany do serca rozrusznik, który ma grubość zaledwie 38 mikrometrów. To mniej niż grubość normalnego ludzkiego włosa. Jest więc o wiele rzędów wielkości mniejszy od najlepszych stosowanych obecnie rozruszników.
      Nowe urządzenie składa się z macierzy czujników ciśnienie, które monitorują pracę serca oraz elektrod, które mają dostarczać impuls elektryczny. Podczas testów na królikach rozrusznik wykrywał arytmie i prawidłowo regulował prace serca.
      Olbrzymią zaletą urządzenia są nie tylko jego niewielkie rozmiary, ale również sposób mocowania. Obecnie typowy zabieg wszczepienia rozrusznika polega na wprowadzeniu elektrody przez żyłę do komory serca. Nowy rozrusznik przypomina plaster przyklejony do nasierdzia. Aby rozwiązać problem przyklejania do wilgotnych powierzchni, naukowcy zwrócili się o pomoc do natury. Znaleźli bazujący na glonach hydrożel, który naśladuje właściwości małży, które przyklejają się pod wodą do różnych powierzchni. Hydrożel nie tylko przykleja się do nasierdzia, ale nie jest wchłaniany przez organizm, jest biokompatybilny i nietoksyczny.
      Twórcy nowatorskiego rozrusznika zastrzegają, że to dopiero początek, gdyż przetestowali go jedynie nie królikach. Minie jeszcze sporo czasu, zanim będą mogli sprawdzić jego działanie na ludziach. Już teraz jednak mówią, że ich urządzenie pomoże nie tylko ludziom z arytmiami. Mają zamiar rozwijać je tak, by można je było wykorzystać w badaniu i monitorowaniu zawału, kardiomiopatii przerostowej, przerostu dośrodkowego serca czy kardiomiopatii rozstrzeniowej.
      Więcej na temat rozrusznika można przeczytać na łamach Science Advances.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W jaki sposób mózg decyduje, jak najlepiej poruszać naszym ciałem? Okazuje się, że dla układu nerwowego to spore wyzwanie, gdyż mamy setki mięśni, które muszą być koordynowane setki razy na sekundę, a liczba możliwych wzorców koordynacji, z których musi wybierać mózg, jest większa niż liczba ruchów na szachownicy, mówi profesor Max Donelan z kanadyjskiego Simon Fraser University. Donelan i jego zespół badali, w jaki sposób ciało adaptuje się d nowych ruchów. A ich badania mogą mieć znaczenie zarówno dla treningu sportowców, jak i rehabilitacji niepełnosprawnych.
      Naukowcy zauważają, że bardzo często doświadczamy zmian zarówno w naszym organizmie, jak i w środowisku zewnętrznym. Być może lubisz biegać w niedzielę rano, Twoje mięśnie będą tym bardziej zmęczone im dłuższy dystans przebiegniesz. A może w czasie wakacji biegasz po plaży, gdzie podłoże jest luźne i nierówne w porównaniu z chodnikiem, po którym codziennie chodzisz. Od dawna jesteśmy w stanie rejestrować zmiany w sposobie poruszania się, ale dotychczas chyba nie docenialiśmy, w jaki sposób nasz organizm do takich zmian się adaptuje, stwierdza Donelan.
      Chcąc przyjrzeć się tym zmianom kanadyjscy neurolodzy podjęli współpracę z inżynierami z Uniwersytetu Stanforda, którzy specjalizują się w tworzeniu egzoszkieletów.
      Badania kanadyjsko-amerykańskiego zespołu przyniosły bardzo interesujące wyniki. Okazało się, że system nerwowy, ucząc się wzorców koordynacji nowych ruchów, najpierw rozważa i sprawdza wiele różnych wzorców. Stwierdzono to, mierząc zmienność zarówno samego ruchu ciała jako takiego, jak i ruchów poszczególnych mięśni i stawów. W miarę, jak układ nerwowy adaptuje się do nowego ruchu, udoskonala go, a jednocześnie zmniejsza zmienność. Naukowcy zauważyli, że gdy już nasz organizm nauczy się nowego sposobu poruszania się, wydatek energetyczny na ten ruch spada aż o 25%.
      Z analiz wynika również, że organizm odnosi korzyści zarówno z analizy dużej liczby możliwych wzorców ruchu, jak i ze zmniejszania z czasem liczby analizowanych wzorców. Zawężanie poszukiwań do najbardziej efektywnych wzorców pozwala bowiem na zaoszczędzenie energii.
      Zrozumienie, w jaki sposób mózg szuka najlepszych sposobów poruszania ciałem jest niezwykle ważne zarówno dla ultramaratończyka, przygotowującego się do biegu w trudnym terenie, jak i dla pacjenta w trakcie rehabilitacji po uszkodzeniu rdzenia kręgowego czy wylewu. Na przykład trener, który będzie wiedział, w którym momencie organizm jego podopiecznego zaadaptował się do nowego programu treningowego, będzie wiedział, kiedy można wdrożyć kolejne nowe elementy. A twórcy egzoszkieletów pomagających w rehabilitacji dowiedzą się, w którym momencie można przed pacjentem postawić nowe zadania, bo dobrze opanował wcześniejsze.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Nowe badania sugerują, że ssaki – a przynajmniej myszy i świnie – mogą oddychać za pomocą... jelit. Okazało się bowiem, że u zwierząt mających problemy z oddychaniem, podawanie tlenu przez odbyt pomaga je ustabilizować. Tlen jest wchłaniany przez tkankę jelit. Odkrycie może pewnego dnia prowadzić do opracowania ratującej życie metody przezodbytniczej wentylacji ludzi, u których nie można podać tlenu w tradycyjny sposób.
      Wygląda to na szalony pomysł. Jednak dane są przekonujące, mówi Sean Colgan, gastroenterolog z University of Colorado, który nie był zaangażowany we wspomniane badania.
      Ssaki oddychają przez usta i nos, a tlen jest rozprowadzany w organizmie za pośrednictwem płuc. Wiemy jednak, że istnieją zwierzęta wodne, jak ogórki morskie czy ryby sumokształtne, które do oddychania używają jelit. Wiemy też, że ludzkie jelita łatwo wchłaniają lekarstwa. Nie wiadomo było jednak, czy tlen może przenikać z jelit ssaków do ich krwi.
      Takanori Takebe, gastroenterolog z Cincinnati Children's Hospital i jego zespół prowadzili badania na myszach i świniach, u których wywołano hipoksję (niedobór tlenu w tkankach). W jednej z grup znajdowało się 11 myszy. Czterem z nim jelita oskrobano, by zmniejszyć grubość wyściółki i poprawić absorpcję tlenu. Następnie 4 zwierzętom z oskrobanymi jelitami i 4 z nieoskrobanymi wprowadzono przez odbyt czysty tlen. Wszystkie 11 myszy nie miały dostępu do tlenu, którym mogły oddychać w sposób tradycyjny.
      Trzy myszy, które nie otrzymały w ogóle tlenu przeżyły średnio 11 minut. Myszy, którym nie oskrobano jelit i podawano tlen przez odbyt, przeżyły średnio 18 minut. Z kolei 75% myszy, kórym oskrobano jelita i podawano tlen przez odbyt, przeżyło cały trwający godzinę eksperyment.
      Takebe i jego zespół chcieli jednak zrezygnować z trudnego i niebezpiecznego procesu skrobania jelit. Zastąpili więc tlen związkami perfluorokarbonowymi (PFC), które zawierają dużo tlenu i są używane podczas operacji jako środki krwiozastępcze. Jako, że perfluorokarbony są gęste, mogą też pomóc w wypłukaniu śluzu z jelit.
      Naukowcy wprowadzili perfluorokarbony do odbytów trzech myszy i siedmiu świń z hipoksją. Jako grupę kontrolną wykorzystano dwie myszy i pięć świń, którym wprowadzono sól fizjologiczną.
      W grupie kontrolnej saturacja spadła. Tymczasem u myszy, którym wprowadzono PFC powróciła do normy. Z kolei u świń saturacja zwiększyła się o około 15%, hipoksja minęła, a temperatura oraz kolor skóry i kończyn powróciły do normy w ciągu kilku minut.
      Badania dowodzą, że ssaki mogą wchłaniać tlen przez odbyt i że nowa metoda jest bezpieczna. Jej bezpieczeństwo musi jeszcze zostać przetestowane na ludziach. Takebe uważa, że metoda ta przyda się tam, gdzie zawodzą tradycyjne metody podawania tlenu. Z takimi przypadkami mieliśmy do czynienia np. podczas pandemii COVID-19.
      Markus Bosmann, pulmonolog z Boston University, który nie był zaangażowany w badania, mówi, że nawet jeśli nowa metoda jest bezpieczna, będzie ona zdecydowanie mniej efektywna od tradycyjnych metod. Ponadto, jeśli kiedykolwiek będzie używana na ludziach, prawdopodobnie jej stosowanie będzie ograniczone czasowo. Wprowadzanie tlenu do jelit prawdopodobnie zabije mikrobiom, niezbędny do trawienia.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...