На пороге лазеров нового поколения: создан ультратонкий оптический кристалл
Несмотря на то, что лазеры - это технология середины прошлого века, они по-прежнему остаются на острие науки и технологий. Как говорится, нет предела совершенству. Лазер, на самом деле, достаточно тонкое устройство, в смысле требований к составу и качеству компонентов, несмотря на то, что устроено достаточно просто. Особую роль в лазерах играют оптические элементы: это зачастую само рабочее тело лазера, которое должно генерировать фотоны строго необходимой длины волны, нужной поляризации да ещё и когерентные, зеркала и линзы, которые порой должны выдерживать очень сильный световой поток (обычное стекло тут не подойдёт), а также обладать определёнными показателями прозрачности и преломления и создавать такую штуку, как резонатор. Это оптически прозрачное пространство в лазере, внутри которого обычно располагается рабочее тело, размер которого должен быть строго таким, чтобы в него помещалось целое число длин полуволн генерируемого излучения. В общем просто, и, одновременно, сложно и труднореализуемо. Про лазеры у меня есть отдельный ролик, бегом смотреть после статьи, а пока к сути.
Китайские учёные из Пекинского университета разработали новый тип ультратонкого оптического кристалла с высокой энергоэффективностью. Это достижение открывает путь к созданию лазерных устройств следующего поколения. Оптический кристалл достаточно сложная штука, обычно кристаллы обладают достаточно специфическими оптическими свойствами, в отличие от стекла, которое вообще не кристалл. Их можно использовать и даже ими управлять, но для этого надо знать ориентацию кристаллической решётки и уметь делать непрерывные кристаллы нужного резмера. И ещё резать их так, чтобы не трескались.
Профессор Ван Энге, руководитель исследовательской группы, сообщил, что созданный командой твист-нитрид бора (TBN) толщиной в один микрон является самым тонким оптическим кристаллом, известным в настоящее время в мире. По сравнению с традиционными кристаллами той же толщины его энергоэффективность повышена в 100–10 000 раз.
Исследователям удалось добиться этого благодаря созданию нового теоретического подхода, который позволил впервые реализовать свето-синхронизм в тонкопленочных материалах легких элементов. Это прорыв в теории оптических кристаллов, который не только расширил границы возможного, но и открыл новую область в технологии оптических кристаллов, созданных из двумерных тонкопленочных материалов легких элементов.
Результаты исследования были недавно опубликованы в журнале Physical Review Letters. Ультратонкий оптический кристалл TBN обладает рядом преимуществ по сравнению с традиционными кристаллами. Он имеет более высокую эффективность преобразования энергии, более низкий порог генерации лазера и более высокую скорость передачи данных. Это делает его идеальным материалом для создания компактных и энергоэффективных лазерных устройств нового поколения.
Источник:
Хао Хун и др., Синхронизация фаз скручивания в двумерных материалах (Hao Hong et al, Twist Phase Matching in Two-Dimensional Materials), Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.233801
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Несмотря на то, что лазеры - это технология середины прошлого века, они по-прежнему остаются на острие науки и технологий. Как говорится, нет предела совершенству. Лазер, на самом деле, достаточно тонкое устройство, в смысле требований к составу и качеству компонентов, несмотря на то, что устроено достаточно просто. Особую роль в лазерах играют оптические элементы: это зачастую само рабочее тело лазера, которое должно генерировать фотоны строго необходимой длины волны, нужной поляризации да ещё и когерентные, зеркала и линзы, которые порой должны выдерживать очень сильный световой поток (обычное стекло тут не подойдёт), а также обладать определёнными показателями прозрачности и преломления и создавать такую штуку, как резонатор. Это оптически прозрачное пространство в лазере, внутри которого обычно располагается рабочее тело, размер которого должен быть строго таким, чтобы в него помещалось целое число длин полуволн генерируемого излучения. В общем просто, и, одновременно, сложно и труднореализуемо. Про лазеры у меня есть отдельный ролик, бегом смотреть после статьи, а пока к сути.
Китайские учёные из Пекинского университета разработали новый тип ультратонкого оптического кристалла с высокой энергоэффективностью. Это достижение открывает путь к созданию лазерных устройств следующего поколения. Оптический кристалл достаточно сложная штука, обычно кристаллы обладают достаточно специфическими оптическими свойствами, в отличие от стекла, которое вообще не кристалл. Их можно использовать и даже ими управлять, но для этого надо знать ориентацию кристаллической решётки и уметь делать непрерывные кристаллы нужного резмера. И ещё резать их так, чтобы не трескались.
Профессор Ван Энге, руководитель исследовательской группы, сообщил, что созданный командой твист-нитрид бора (TBN) толщиной в один микрон является самым тонким оптическим кристаллом, известным в настоящее время в мире. По сравнению с традиционными кристаллами той же толщины его энергоэффективность повышена в 100–10 000 раз.
Исследователям удалось добиться этого благодаря созданию нового теоретического подхода, который позволил впервые реализовать свето-синхронизм в тонкопленочных материалах легких элементов. Это прорыв в теории оптических кристаллов, который не только расширил границы возможного, но и открыл новую область в технологии оптических кристаллов, созданных из двумерных тонкопленочных материалов легких элементов.
Результаты исследования были недавно опубликованы в журнале Physical Review Letters. Ультратонкий оптический кристалл TBN обладает рядом преимуществ по сравнению с традиционными кристаллами. Он имеет более высокую эффективность преобразования энергии, более низкий порог генерации лазера и более высокую скорость передачи данных. Это делает его идеальным материалом для создания компактных и энергоэффективных лазерных устройств нового поколения.
Источник:
Хао Хун и др., Синхронизация фаз скручивания в двумерных материалах (Hao Hong et al, Twist Phase Matching in Two-Dimensional Materials), Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.233801
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍2
Долговечная батарея, которая быстро заряжается
Новая литий-металлическая батарея, разработанная исследователями из Гарвардской школы инженерных и прикладных наук способна выдержать не менее 6000 подзарядки, что является значительно большим показателем, чем у других батарей. Кроме того, время перезарядки у этой батареи сокращено до минимума.
Литий-металлическая батарея - это святой грааль современных аккумуляторов. Такая батарея способна извлечь максимальный потенциал из лития в качестве носителя заряда. Но одной из основных проблем, с которой сталкиваются при разработке литий-металлических батарей, является образование дендритов на поверхности анода. Дендриты - это структуры, которые проникают в электролит и могут вызывать короткое замыкание или даже возгорание батареи. Они образуются в процессе зарядки, когда ионы лития перемещаются от катода к аноду и присоединяются к поверхности анода, создавая неровности, на которых дендриты могут разрастаться.
В предыдущих исследованиях команда предложила многослойную батарею, в которой различные материалы разной стабильности помещались между анодом и катодом. Это позволяло контролировать и сдерживать проникновение дендритов, предотвращая их полное образование. В новом исследовании используется микронные частицы кремния в аноде, чтобы предотвратить образование дендритов и обеспечить однородное покрытие металлическим литием.
Это достигается путем ограничения реакции лития, что позволяет создать толстый слой металлического лития без образования неровностей на поверхности анода. Таким образом, проблема образования выбоин при разрядке батареи и неравномерного покрытия в следующий разряд устраняется.
Источник:
Лухан Йе и др., Быстрое циклирование металлического лития в твердотельных батареях с помощью анодных материалов, подверженных сужению (Luhan Ye et al, Fast cycling of lithium metal in solid-state batteries by constriction-susceptible anode materials), Nature Materials (2024). DOI: 10.1038/s41563-023-01722-x
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Новая литий-металлическая батарея, разработанная исследователями из Гарвардской школы инженерных и прикладных наук способна выдержать не менее 6000 подзарядки, что является значительно большим показателем, чем у других батарей. Кроме того, время перезарядки у этой батареи сокращено до минимума.
Литий-металлическая батарея - это святой грааль современных аккумуляторов. Такая батарея способна извлечь максимальный потенциал из лития в качестве носителя заряда. Но одной из основных проблем, с которой сталкиваются при разработке литий-металлических батарей, является образование дендритов на поверхности анода. Дендриты - это структуры, которые проникают в электролит и могут вызывать короткое замыкание или даже возгорание батареи. Они образуются в процессе зарядки, когда ионы лития перемещаются от катода к аноду и присоединяются к поверхности анода, создавая неровности, на которых дендриты могут разрастаться.
В предыдущих исследованиях команда предложила многослойную батарею, в которой различные материалы разной стабильности помещались между анодом и катодом. Это позволяло контролировать и сдерживать проникновение дендритов, предотвращая их полное образование. В новом исследовании используется микронные частицы кремния в аноде, чтобы предотвратить образование дендритов и обеспечить однородное покрытие металлическим литием.
Это достигается путем ограничения реакции лития, что позволяет создать толстый слой металлического лития без образования неровностей на поверхности анода. Таким образом, проблема образования выбоин при разрядке батареи и неравномерного покрытия в следующий разряд устраняется.
Источник:
Лухан Йе и др., Быстрое циклирование металлического лития в твердотельных батареях с помощью анодных материалов, подверженных сужению (Luhan Ye et al, Fast cycling of lithium metal in solid-state batteries by constriction-susceptible anode materials), Nature Materials (2024). DOI: 10.1038/s41563-023-01722-x
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍3
Это прекрасно, я считаю!
Однажды я посмотрел на турбореактивный двигатель, а потом - на разводку бортового радиоэлектронного оборудования самолёта. И я подумал тогда: "Это ж сколько всего надо держать в своём котелке, чтобы ориентироваться во всех этих проводах и трубках?"...
Но во ЭТО! Это Высшее Знание! Чтобы разбираться в ЭТОМ, надо реально шарить! тут и Идущий К Реке нервно курит под кустом. Содержимое моей башки со всеми этими систематизированными знаниями, основанными на рациональности и научном методе, справиться с подобным не может...
P.S. Да, я буду разбавлять контент подобным, личными постами, так сказать ) Эксклюзивно для телеги
Однажды я посмотрел на турбореактивный двигатель, а потом - на разводку бортового радиоэлектронного оборудования самолёта. И я подумал тогда: "Это ж сколько всего надо держать в своём котелке, чтобы ориентироваться во всех этих проводах и трубках?"...
Но во ЭТО! Это Высшее Знание! Чтобы разбираться в ЭТОМ, надо реально шарить! тут и Идущий К Реке нервно курит под кустом. Содержимое моей башки со всеми этими систематизированными знаниями, основанными на рациональности и научном методе, справиться с подобным не может...
P.S. Да, я буду разбавлять контент подобным, личными постами, так сказать ) Эксклюзивно для телеги
😁2🔥1👏1🤩1
Робот-макаронина для картографии
Давайте прогуляемся по долинам нашей детской (а может и не детской уже) памяти и вспомним роботов из научной фантастики. Большинство из них - антропоморфны. Люди, пытаясь представить мир будущего, видели умные машины похожими на людей. Но, несмотря на некоторые удачные угадывания, фантасты всё же склонны видеть будущее в полном соответствии с принципом историчности, ведь любое литературное произведение, независимо от жанра - это продукт того времени, когда оно было написано тем человеком, который жил и работал в своей среде. Иными словами, все старания писателей или сценаристов фантастики сводятся к переиначиванию той эпохи, в которой они жили. Вы только взгляните на картинки начала 20го века про век 21й - кругом дым, дирижабли и костюмы викторианской эпохи. Сплошной стимпанк, короче.
Это я всё к чему. То, что получается у фантастов на выходе нечасто совпадает с тем, что мы имеем в нашем уже наступившем будущем. Это касается и роботов. По какой-то причине (по какой - давайте поразмыслим в комментариях) роботы были двуногими аналогами приматов вида Homo sapiens. Но сейчас роботы - это в лучшем случае аналоги четвероногих собратьев. А попытки строить двуногих автоматов упёрлись в многолетний процесс обучения их простой ходьбе (простой для нас, как оказалось) и в последующие вопросы насчёт их целесообразности в принципе.
А если просто поразмыслить, роботы - это, по изначальному замыслу, помощники человека. И вполне логично, что они должны прежде всего выполнять функции, недоступные или труднодоступные для человека. И тут открывается целый удивительный мир всевозможных дизайнов роботов, который фантастам даже не снился!
Исследователи из Университета штата Северная Каролина разработали принципиально новую конструкцию мягкого робота, способного одновременно катиться вперед и вращаться как в поперечной плоскости, так и вокруг своего центра масс. Это устройство, работающее без управления человеком или компьютером, обещает создать мягкие роботизированные устройства, которые можно будет использовать для навигации и картографирования неизвестной среды.
Витые кольцевые роботы изготовлены из лентообразных жидкокристаллических эластомеров, которые скручены, как лапша ротини, а затем соединены на концах, как браслет. При размещении на поверхности с температурой не менее 55° по Цельсию, что горячее окружающего воздуха, часть ленты, касающаяся поверхности, сжимается, в то время как часть ленты, находящаяся на воздухе, нет. Это вызывает вращательное движение; чем теплее поверхность, тем быстрее катится робот.
«Лента катится по своей горизонтальной оси, придавая кольцу импульс вперед», — говорит Цзе Инь, автор статьи об этой работе и доцент кафедры механической и аэрокосмической техники в Университете штата Северная Каролина.
Витой кольцевой робот также вращается вокруг своей центральной оси, а когда движется вперед - вращается по орбите вокруг центральной точки. Однако если он встретит границу, то будет двигаться вдоль этой границы.
«Такое поведение может быть особенно полезно для картографирования неизвестной среды», — говорит Инь. Поведение витых кольцевых роботов регулируется физическим интеллектом, а не сложными алгоритмами или машинным обучением.
Источник:
Фанцзе Ци и др., Топология с дефектным витым кольцом для автономного периодического мягкого робота с переворотом, вращением и орбитой (Fangjie Qi et al, Defected twisted ring topology for autonomous periodic flip–spin–orbit soft robot), Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2312680121
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Давайте прогуляемся по долинам нашей детской (а может и не детской уже) памяти и вспомним роботов из научной фантастики. Большинство из них - антропоморфны. Люди, пытаясь представить мир будущего, видели умные машины похожими на людей. Но, несмотря на некоторые удачные угадывания, фантасты всё же склонны видеть будущее в полном соответствии с принципом историчности, ведь любое литературное произведение, независимо от жанра - это продукт того времени, когда оно было написано тем человеком, который жил и работал в своей среде. Иными словами, все старания писателей или сценаристов фантастики сводятся к переиначиванию той эпохи, в которой они жили. Вы только взгляните на картинки начала 20го века про век 21й - кругом дым, дирижабли и костюмы викторианской эпохи. Сплошной стимпанк, короче.
Это я всё к чему. То, что получается у фантастов на выходе нечасто совпадает с тем, что мы имеем в нашем уже наступившем будущем. Это касается и роботов. По какой-то причине (по какой - давайте поразмыслим в комментариях) роботы были двуногими аналогами приматов вида Homo sapiens. Но сейчас роботы - это в лучшем случае аналоги четвероногих собратьев. А попытки строить двуногих автоматов упёрлись в многолетний процесс обучения их простой ходьбе (простой для нас, как оказалось) и в последующие вопросы насчёт их целесообразности в принципе.
А если просто поразмыслить, роботы - это, по изначальному замыслу, помощники человека. И вполне логично, что они должны прежде всего выполнять функции, недоступные или труднодоступные для человека. И тут открывается целый удивительный мир всевозможных дизайнов роботов, который фантастам даже не снился!
Исследователи из Университета штата Северная Каролина разработали принципиально новую конструкцию мягкого робота, способного одновременно катиться вперед и вращаться как в поперечной плоскости, так и вокруг своего центра масс. Это устройство, работающее без управления человеком или компьютером, обещает создать мягкие роботизированные устройства, которые можно будет использовать для навигации и картографирования неизвестной среды.
Витые кольцевые роботы изготовлены из лентообразных жидкокристаллических эластомеров, которые скручены, как лапша ротини, а затем соединены на концах, как браслет. При размещении на поверхности с температурой не менее 55° по Цельсию, что горячее окружающего воздуха, часть ленты, касающаяся поверхности, сжимается, в то время как часть ленты, находящаяся на воздухе, нет. Это вызывает вращательное движение; чем теплее поверхность, тем быстрее катится робот.
«Лента катится по своей горизонтальной оси, придавая кольцу импульс вперед», — говорит Цзе Инь, автор статьи об этой работе и доцент кафедры механической и аэрокосмической техники в Университете штата Северная Каролина.
Витой кольцевой робот также вращается вокруг своей центральной оси, а когда движется вперед - вращается по орбите вокруг центральной точки. Однако если он встретит границу, то будет двигаться вдоль этой границы.
«Такое поведение может быть особенно полезно для картографирования неизвестной среды», — говорит Инь. Поведение витых кольцевых роботов регулируется физическим интеллектом, а не сложными алгоритмами или машинным обучением.
Источник:
Фанцзе Ци и др., Топология с дефектным витым кольцом для автономного периодического мягкого робота с переворотом, вращением и орбитой (Fangjie Qi et al, Defected twisted ring topology for autonomous periodic flip–spin–orbit soft robot), Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2312680121
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍2❤1
Бетон из навоза
На что только не наткнёшья в поиске передовых научных достижений! А ещё всегда удивляюсь тому, что люди нынче придумывают, следуя за экологической повесткой. Спорить насчёт самой повестки не буду, можем развить эту мысль в комментариях, а также технологию из этого поста, однако поражает сама мысль! Вернее то, откуда она взялась. Проблема навоза, конечно, есть, и проблема углеродно-нейтрального бетона тоже есть. Видимо, это решение пришло во время необычного мозгового штурма. Почему бы и нет, как говорится!
Речь идёт о Швейцарии. Там есть цель достижения углеродной нейтральности к 2050му году. Причём по прогнозам необходимо не просто сократить выбросы, а в какие-то года иметь отрицательную эмиссию углерода. Звучит странно, но добиться этого можно технологиями поглощения углерода. Одним из основных источников выбросов парниковых газов является производство цемента, которое составляет около 8% мировых выбросов. Однако, строительный сектор также может стать частью решения, превратившись в возможного поглотителя углерода.
И вот, в лаборатории бетона и асфальта компании Empa, придумали использовать биоуголь в производстве бетона. Биоуголь получается из биомассы в процессе пиролитической карбонизации, и он состоит из высокого уровня чистого углерода. Растения извлекают углерод из атмосферы в виде CO2 в процессе своего роста, и этот углерод остается связанным в биоугле на протяжении длительного времени.
Первые бетонные изделия с интегрированным биоуглем уже доступны на рынке. Однако, для эффективного использования биоугля в строительстве необходимы дальнейшие исследования. Исследователь Empa, Матеуш Выжиковски, объясняет, что биоуголь очень пористый и может поглощать не только воду, но и дорогостоящие добавки, используемые при производстве бетона. Также следует учитывать, что биоуголь может представлять определенные риски, такие как вред для дыхательных путей и возможность взрыва.
Тем не менее, использование биоугля в строительстве может стать важным шагом в достижении климатической нейтральности. Эта технология позволяет использовать углерод, который был извлечен из атмосферы растениями, и таким образом, удалять его из атмосферы в долгосрочной перспективе. Дальнейшие исследования и разработки в этой области помогут оптимизировать процесс использования биоугля в строительстве и сделать его более безопасным и эффективным.
Короче, берут навоз, обжигают его до состояния пористого уголька, обрабатывают определённым образом и добавляют в бетон. И таким образом стремятся к углеродоной нейтральности. Может кто и посмеётся. Но почему бы и не попробовать. Хорошо смеётся, как говорится... кому смешнее!
Источник:
Матеуш Выжиковски и др., Легкие заполнители с высоким содержанием биоугля, скрепленные холодным способом, для бетона с нулевой чистотой (Mateusz Wyrzykowski et al, Cold-bonded biochar-rich lightweight aggregates for net-zero concrete), Journal of Cleaner Production (2023). DOI: 10.1016/j.jclepro.2023.140008
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
На что только не наткнёшья в поиске передовых научных достижений! А ещё всегда удивляюсь тому, что люди нынче придумывают, следуя за экологической повесткой. Спорить насчёт самой повестки не буду, можем развить эту мысль в комментариях, а также технологию из этого поста, однако поражает сама мысль! Вернее то, откуда она взялась. Проблема навоза, конечно, есть, и проблема углеродно-нейтрального бетона тоже есть. Видимо, это решение пришло во время необычного мозгового штурма. Почему бы и нет, как говорится!
Речь идёт о Швейцарии. Там есть цель достижения углеродной нейтральности к 2050му году. Причём по прогнозам необходимо не просто сократить выбросы, а в какие-то года иметь отрицательную эмиссию углерода. Звучит странно, но добиться этого можно технологиями поглощения углерода. Одним из основных источников выбросов парниковых газов является производство цемента, которое составляет около 8% мировых выбросов. Однако, строительный сектор также может стать частью решения, превратившись в возможного поглотителя углерода.
И вот, в лаборатории бетона и асфальта компании Empa, придумали использовать биоуголь в производстве бетона. Биоуголь получается из биомассы в процессе пиролитической карбонизации, и он состоит из высокого уровня чистого углерода. Растения извлекают углерод из атмосферы в виде CO2 в процессе своего роста, и этот углерод остается связанным в биоугле на протяжении длительного времени.
Первые бетонные изделия с интегрированным биоуглем уже доступны на рынке. Однако, для эффективного использования биоугля в строительстве необходимы дальнейшие исследования. Исследователь Empa, Матеуш Выжиковски, объясняет, что биоуголь очень пористый и может поглощать не только воду, но и дорогостоящие добавки, используемые при производстве бетона. Также следует учитывать, что биоуголь может представлять определенные риски, такие как вред для дыхательных путей и возможность взрыва.
Тем не менее, использование биоугля в строительстве может стать важным шагом в достижении климатической нейтральности. Эта технология позволяет использовать углерод, который был извлечен из атмосферы растениями, и таким образом, удалять его из атмосферы в долгосрочной перспективе. Дальнейшие исследования и разработки в этой области помогут оптимизировать процесс использования биоугля в строительстве и сделать его более безопасным и эффективным.
Короче, берут навоз, обжигают его до состояния пористого уголька, обрабатывают определённым образом и добавляют в бетон. И таким образом стремятся к углеродоной нейтральности. Может кто и посмеётся. Но почему бы и не попробовать. Хорошо смеётся, как говорится... кому смешнее!
Источник:
Матеуш Выжиковски и др., Легкие заполнители с высоким содержанием биоугля, скрепленные холодным способом, для бетона с нулевой чистотой (Mateusz Wyrzykowski et al, Cold-bonded biochar-rich lightweight aggregates for net-zero concrete), Journal of Cleaner Production (2023). DOI: 10.1016/j.jclepro.2023.140008
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍1
Сверхсмазывание: вопросов стало меньше
К двум уже известным сверхъявлениям - сверхпроводимости и сверхтекучести - мои знания пополнились ещё и сверхсмазыванием. Теперь и ваши тоже! И, как ни странно, это не речь про то, как при какой-то там температуре некая субстанция вдруг становится суперлубрикантом, хотя суть близка. Речь про состояние, когда при определённых условиях трение между телами практически исчезает, или пропадает зависимость силы трения от усилия сдавливания тел между собой, о чём известно ещё со школьных времён. В этом контексте лучше подойдёт суперскольжение, но перевод буквальный именно накой: superlubricity - сверхсмазывание, lubricity - это смазывающая способность, а скольжение переводится как slip, вроде как. Я не силён в аглицком, предлагаю обсудить это в комментариях, а пока к сути открытия.
Команда исследователей Сколтеха под руководством профессора Николая Бриллиантова провела комплексное исследование, включающее эксперименты, численное моделирование и теоретическую концептуализацию явления, чтобы объяснить атомистический механизм, лежащий в основе загадочной независимости силы трения от веса скользящего тела при сверхсмазывании.
Ученые обнаружили, что в условиях сверхсмазывания атомы на поверхностях, взаимодействующих друг с другом, образуют особую структуру, называемую "атомной стеклообразной фазой". Эта фаза характеризуется высокой степенью беспорядка и аморфности, что препятствует возникновению сильного трения.
На основании результатов были сформулированы альтернативные законы трения для сверхсмазывающей способности. Эти законы описывают, как сила трения зависит от скорости скольжения, температуры и площади контакта.
Открытие может привести к разработке новых материалов и технологий, которые позволят значительно сократить потребление энергии в различных механизмах. Например, сверхсмазывающие покрытия могут быть использованы в двигателях, подшипниках и других компонентах машин, что позволит повысить их эффективность и снизить эксплуатационные расходы.
Источник:
Николай В. Бриллиантов и др., Атомистический механизм независимости силы трения от нормальной нагрузки и другие законы трения для динамической структурной сверхсмазывающей способности (Nikolay V. Brilliantov et al, Atomistic Mechanism of Friction-Force Independence on the Normal Load and Other Friction Laws for Dynamic Structural Superlubricity), Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.266201
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
К двум уже известным сверхъявлениям - сверхпроводимости и сверхтекучести - мои знания пополнились ещё и сверхсмазыванием. Теперь и ваши тоже! И, как ни странно, это не речь про то, как при какой-то там температуре некая субстанция вдруг становится суперлубрикантом, хотя суть близка. Речь про состояние, когда при определённых условиях трение между телами практически исчезает, или пропадает зависимость силы трения от усилия сдавливания тел между собой, о чём известно ещё со школьных времён. В этом контексте лучше подойдёт суперскольжение, но перевод буквальный именно накой: superlubricity - сверхсмазывание, lubricity - это смазывающая способность, а скольжение переводится как slip, вроде как. Я не силён в аглицком, предлагаю обсудить это в комментариях, а пока к сути открытия.
Команда исследователей Сколтеха под руководством профессора Николая Бриллиантова провела комплексное исследование, включающее эксперименты, численное моделирование и теоретическую концептуализацию явления, чтобы объяснить атомистический механизм, лежащий в основе загадочной независимости силы трения от веса скользящего тела при сверхсмазывании.
Ученые обнаружили, что в условиях сверхсмазывания атомы на поверхностях, взаимодействующих друг с другом, образуют особую структуру, называемую "атомной стеклообразной фазой". Эта фаза характеризуется высокой степенью беспорядка и аморфности, что препятствует возникновению сильного трения.
На основании результатов были сформулированы альтернативные законы трения для сверхсмазывающей способности. Эти законы описывают, как сила трения зависит от скорости скольжения, температуры и площади контакта.
Открытие может привести к разработке новых материалов и технологий, которые позволят значительно сократить потребление энергии в различных механизмах. Например, сверхсмазывающие покрытия могут быть использованы в двигателях, подшипниках и других компонентах машин, что позволит повысить их эффективность и снизить эксплуатационные расходы.
Источник:
Николай В. Бриллиантов и др., Атомистический механизм независимости силы трения от нормальной нагрузки и другие законы трения для динамической структурной сверхсмазывающей способности (Nikolay V. Brilliantov et al, Atomistic Mechanism of Friction-Force Independence on the Normal Load and Other Friction Laws for Dynamic Structural Superlubricity), Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.266201
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍4
Назову эту рубрику "Гении среди нас"
Оказывается, сверхпроводимости не существует. Существует "Сверхнамагниченность"!..
Чтож, именно так и должна двигаться наука в понимании истинных гениев. Десятки лет, тысячи экспериментов и научных работ, в которых исследовались и проводящие свойства сверхпроводников, и магнитные, и теплопроводящие, и попытки раскрыть загадку высокотемпературной сверхпроводимости, я уже молчу про разработки квантовых компьютеров, поездов на магнитном подвесе, про промышленное производство сверхпроводников для строительства сверхпроводящих силовых линий электропередач - всё это можно смело выбросить на помойку истории! И всё потому, что когда-то однажды кому-то пришло в голову разрезать кольцо из свинцового сверхпроводника (под жидким гелием или водородом, судя по всему), и магнитное поле не поменялось, о чем говорила магнитная стрелка... А так всё хорошо... продолжалось, теперь всё заново надо продолжать!
Оказывается, сверхпроводимости не существует. Существует "Сверхнамагниченность"!..
Чтож, именно так и должна двигаться наука в понимании истинных гениев. Десятки лет, тысячи экспериментов и научных работ, в которых исследовались и проводящие свойства сверхпроводников, и магнитные, и теплопроводящие, и попытки раскрыть загадку высокотемпературной сверхпроводимости, я уже молчу про разработки квантовых компьютеров, поездов на магнитном подвесе, про промышленное производство сверхпроводников для строительства сверхпроводящих силовых линий электропередач - всё это можно смело выбросить на помойку истории! И всё потому, что когда-то однажды кому-то пришло в голову разрезать кольцо из свинцового сверхпроводника (под жидким гелием или водородом, судя по всему), и магнитное поле не поменялось, о чем говорила магнитная стрелка... А так всё хорошо... продолжалось, теперь всё заново надо продолжать!
😁4
Квантовая когерентность при комнатной температуре
Группа исследователей из Университета Кюсю и Университета Кобе впервые в истории достигла квантовой когерентности при комнатной температуре. Это означает, что квантовая система способна сохранять четко определенное состояние с течением времени, не подвергаясь влиянию окружающих возмущений.
Исследователи использовали хромофор, молекулу красителя, которая поглощает свет и излучает цвет, в металлоорганическом каркасе (MOF), нанопористом кристаллическом материале, состоящем из ионов металлов и органических лигандов.
Это достижение знаменует собой решающий прогресс в области квантовых вычислений и сенсорных технологий. Квантовые вычисления позиционируются как следующее важное достижение вычислительной технологии, а квантовое зондирование - это сенсорная технология, которая использует квантово-механические свойства кубитов.
Кубиты используются в квантовых вычислениях и представляют из себя суперпозицию из двух состояний, в отличии от битов в классических компьютерах. Также кубиты могут быть запутаны, что позволяет выводить состояние одного кубита из другого. Квантовое зондирование – технология, использующая запутаные кубиты для измерения физических явлений с чрезвычайно высокой чувствительностью.
Ожидается, что квантовая когерентность при комнатной температуре позволит создавать более мощные квантовые компьютеры и более чувствительные квантовые датчики без громоздкого оборудования и охлаждающих установок.
Источник:
Акио Ямаути и др., Квантовая когерентность запутанных мультиэкситонов при комнатной температуре в металлоорганическом каркасе (Akio Yamauchi et al, Room-temperature quantum coherence of entangled multiexcitons in a metal-organic framework), Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adi3147
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Группа исследователей из Университета Кюсю и Университета Кобе впервые в истории достигла квантовой когерентности при комнатной температуре. Это означает, что квантовая система способна сохранять четко определенное состояние с течением времени, не подвергаясь влиянию окружающих возмущений.
Исследователи использовали хромофор, молекулу красителя, которая поглощает свет и излучает цвет, в металлоорганическом каркасе (MOF), нанопористом кристаллическом материале, состоящем из ионов металлов и органических лигандов.
Это достижение знаменует собой решающий прогресс в области квантовых вычислений и сенсорных технологий. Квантовые вычисления позиционируются как следующее важное достижение вычислительной технологии, а квантовое зондирование - это сенсорная технология, которая использует квантово-механические свойства кубитов.
Кубиты используются в квантовых вычислениях и представляют из себя суперпозицию из двух состояний, в отличии от битов в классических компьютерах. Также кубиты могут быть запутаны, что позволяет выводить состояние одного кубита из другого. Квантовое зондирование – технология, использующая запутаные кубиты для измерения физических явлений с чрезвычайно высокой чувствительностью.
Ожидается, что квантовая когерентность при комнатной температуре позволит создавать более мощные квантовые компьютеры и более чувствительные квантовые датчики без громоздкого оборудования и охлаждающих установок.
Источник:
Акио Ямаути и др., Квантовая когерентность запутанных мультиэкситонов при комнатной температуре в металлоорганическом каркасе (Akio Yamauchi et al, Room-temperature quantum coherence of entangled multiexcitons in a metal-organic framework), Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adi3147
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍2
У ИИ нашли мораль, ценности и предрассудки
Исследователи из Университета Мангейма и GESIS — Института социальных наук Лейбница — проанализировали ряд общедоступных больших языковых моделей (LLM) и обнаружили, что эти модели демонстрируют определенные тенденции в отношении гендерных ролей, расы, этнической принадлежности и других характеристик человека. Например, эти модели часто автоматически предполагают, что старшие врачи — мужчины, а медсестры — женщины.
Эти предрассудки могут иметь серьезные последствия для общества. Например, они могут привести к дискриминации людей из определенных групп или к принятию несправедливых решений.
Серьёзная проблема! Одно дело, когда тебя может обидеть или вообще дискриминировать человек, но когда это делает бездушная машина где-то там на сервере - это вообще, за рамки выходит. Но хватит упражняться в иронии, ведь ученые предлагают решение - дать пользователям возможность ручной настройки мозгов ИИ. Вот бы у людей так можно было сделать!
Существуют различные способы сделать настройки LLM более прозрачными. Один из способов — использовать объяснимые методы искусственного интеллекта (ИИ), которые позволяют пользователям понять, как модель принимает решения. Другой способ — использовать интерактивные инструменты, которые позволяют пользователям исследовать настройки модели и их влияние на выходные данные.
Сделав настройки LLM более прозрачными, мы можем помочь разработчикам и пользователям этих моделей выявлять и исправлять предрассудки, а также повысить доверие к этим моделям.
Источник:
Макс Пеллерт и др., Психометрия искусственного интеллекта: оценка психологических профилей больших языковых моделей с помощью психометрических инвентаризаций (Max Pellert et al, AI Psychometrics: Assessing the Psychological Profiles of Large Language Models Through Psychometric Inventories), Perspectives on Psychological Science (2024). DOI: 10.1177/17456916231214460
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Исследователи из Университета Мангейма и GESIS — Института социальных наук Лейбница — проанализировали ряд общедоступных больших языковых моделей (LLM) и обнаружили, что эти модели демонстрируют определенные тенденции в отношении гендерных ролей, расы, этнической принадлежности и других характеристик человека. Например, эти модели часто автоматически предполагают, что старшие врачи — мужчины, а медсестры — женщины.
Эти предрассудки могут иметь серьезные последствия для общества. Например, они могут привести к дискриминации людей из определенных групп или к принятию несправедливых решений.
Серьёзная проблема! Одно дело, когда тебя может обидеть или вообще дискриминировать человек, но когда это делает бездушная машина где-то там на сервере - это вообще, за рамки выходит. Но хватит упражняться в иронии, ведь ученые предлагают решение - дать пользователям возможность ручной настройки мозгов ИИ. Вот бы у людей так можно было сделать!
Существуют различные способы сделать настройки LLM более прозрачными. Один из способов — использовать объяснимые методы искусственного интеллекта (ИИ), которые позволяют пользователям понять, как модель принимает решения. Другой способ — использовать интерактивные инструменты, которые позволяют пользователям исследовать настройки модели и их влияние на выходные данные.
Сделав настройки LLM более прозрачными, мы можем помочь разработчикам и пользователям этих моделей выявлять и исправлять предрассудки, а также повысить доверие к этим моделям.
Источник:
Макс Пеллерт и др., Психометрия искусственного интеллекта: оценка психологических профилей больших языковых моделей с помощью психометрических инвентаризаций (Max Pellert et al, AI Psychometrics: Assessing the Psychological Profiles of Large Language Models Through Psychometric Inventories), Perspectives on Psychological Science (2024). DOI: 10.1177/17456916231214460
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍2
Учёные создали управляемый жидкий металл
Управление осуществляется при помощи инфракрасных лазеров. Так, стоп! Где-то я такое уже видел, причём не в научных публикациях… Ах да! В том самом очередном и не самом удачном, по распространённому мнению, продолжении культовой кинофраншизы "Терминатор". Как сейчас помню, рядом с машиной времени, по непонятно какому разумению, расположили ванны с так называемым полисплавом, жидким при комнатной температуре, из которого при помощи лазеров вызывали разнообразные фигуры. И что вы думаете? В исследовании, о котором я поведаю в этот раз, говорится о жидкометаллическом полимере. Подозреваю, что создатели киноленты смутно себе представляли, что есть полисплав, но некое лингвистическое подобие в понятиях имеется. Добавим в кучу стремительное развитие искусственного интеллекта, получаем смутные подозрения. Однако, как недавно было озвучено в одной из наших публикаций, научные фантасты чаще всего всё же не провидцы, тем более киношные, так что Т-1000 вряд ли нам светит в том или ином виде. Предлагаю в комментариях обсудить возможность создания такого киборга в свете предлагаемых результатов, а пока к сути.
Исследователи из Университета Квинсленда (UQ) достигли многообещающих результатов в области 4D-печати, разработав новую технологию, которая позволяет производить изменяющие форму жидкие металлы, а если точнее - те самые жидкометаллические полимеры - для мягкой робототехники.
А что ещё за 4D-печать? Вместе с терминаторами учёные открыли путь в новое измерение? Но, я думаю, вы уже догадались, что 4е измерение - это время. 4D-печать - это расширение 3D-печати, которое выходит за рамки создания статичных объектов. В 4D-печати используются материалы, которые могут изменять форму под воздействием определенных раздражителей, таких как тепло, вода или свет. Это позволяет создавать динамические объекты, которые могут двигаться, реагировать на внешние условия и выполнять различные задачи.
В новой технологии 4D-печати, разработанной в UQ, новые жидкометаллические полимеры содержат наночастицы жидкого металла, что придает им уникальные свойства, такие как способность проводить электричество, менять форму и даже самовосстанавливаться. Процесс печати начинается с создания 3D-модели объекта. Затем эта модель преобразуется в набор инструкций для 4D-принтера. Принтер использует ультрафиолетовое излучение для отверждения жидкометаллического полимера, послойно формируя объект. После завершения печати объект нагревается, что приводит к изменению его формы в соответствии с заданной программой.
Технология 4D-печати с жидкими металлами имеет широкий спектр потенциальных применений в различных областях. Для начала, что самое очевидное, такие жидкие металлы могут использоваться для создания мягких роботов с улучшенной гибкостью, подвижностью и способностью к адаптации к различным средам. Также из них можно делать биосенсоры, которые могут обнаруживать химические и биологические вещества с высокой чувствительностью и точностью. Кроме того, жидкие металлы могут использоваться для создания новых типов солнечных ячеек. А в завершение, из них можно создавать лёгкие и прочные материалы для самолетов, космических кораблей и спутников. Как видите, терминаторов в списке пока нет.
Источник:
Ливэнь Чжан и др. Жидкометаллические полимерные композиты, напечатанные на 3D-принтере, в качестве мягкого робота для 4D-печати, реагирующего на ближний ИК-диапазон (Liwen Zhang et al, 3D-printed liquid metal polymer composites as NIR-responsive 4D printing soft robot), Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-43667-4
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Управление осуществляется при помощи инфракрасных лазеров. Так, стоп! Где-то я такое уже видел, причём не в научных публикациях… Ах да! В том самом очередном и не самом удачном, по распространённому мнению, продолжении культовой кинофраншизы "Терминатор". Как сейчас помню, рядом с машиной времени, по непонятно какому разумению, расположили ванны с так называемым полисплавом, жидким при комнатной температуре, из которого при помощи лазеров вызывали разнообразные фигуры. И что вы думаете? В исследовании, о котором я поведаю в этот раз, говорится о жидкометаллическом полимере. Подозреваю, что создатели киноленты смутно себе представляли, что есть полисплав, но некое лингвистическое подобие в понятиях имеется. Добавим в кучу стремительное развитие искусственного интеллекта, получаем смутные подозрения. Однако, как недавно было озвучено в одной из наших публикаций, научные фантасты чаще всего всё же не провидцы, тем более киношные, так что Т-1000 вряд ли нам светит в том или ином виде. Предлагаю в комментариях обсудить возможность создания такого киборга в свете предлагаемых результатов, а пока к сути.
Исследователи из Университета Квинсленда (UQ) достигли многообещающих результатов в области 4D-печати, разработав новую технологию, которая позволяет производить изменяющие форму жидкие металлы, а если точнее - те самые жидкометаллические полимеры - для мягкой робототехники.
А что ещё за 4D-печать? Вместе с терминаторами учёные открыли путь в новое измерение? Но, я думаю, вы уже догадались, что 4е измерение - это время. 4D-печать - это расширение 3D-печати, которое выходит за рамки создания статичных объектов. В 4D-печати используются материалы, которые могут изменять форму под воздействием определенных раздражителей, таких как тепло, вода или свет. Это позволяет создавать динамические объекты, которые могут двигаться, реагировать на внешние условия и выполнять различные задачи.
В новой технологии 4D-печати, разработанной в UQ, новые жидкометаллические полимеры содержат наночастицы жидкого металла, что придает им уникальные свойства, такие как способность проводить электричество, менять форму и даже самовосстанавливаться. Процесс печати начинается с создания 3D-модели объекта. Затем эта модель преобразуется в набор инструкций для 4D-принтера. Принтер использует ультрафиолетовое излучение для отверждения жидкометаллического полимера, послойно формируя объект. После завершения печати объект нагревается, что приводит к изменению его формы в соответствии с заданной программой.
Технология 4D-печати с жидкими металлами имеет широкий спектр потенциальных применений в различных областях. Для начала, что самое очевидное, такие жидкие металлы могут использоваться для создания мягких роботов с улучшенной гибкостью, подвижностью и способностью к адаптации к различным средам. Также из них можно делать биосенсоры, которые могут обнаруживать химические и биологические вещества с высокой чувствительностью и точностью. Кроме того, жидкие металлы могут использоваться для создания новых типов солнечных ячеек. А в завершение, из них можно создавать лёгкие и прочные материалы для самолетов, космических кораблей и спутников. Как видите, терминаторов в списке пока нет.
Источник:
Ливэнь Чжан и др. Жидкометаллические полимерные композиты, напечатанные на 3D-принтере, в качестве мягкого робота для 4D-печати, реагирующего на ближний ИК-диапазон (Liwen Zhang et al, 3D-printed liquid metal polymer composites as NIR-responsive 4D printing soft robot), Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-43667-4
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍5🔥1
Улавливание углекислого газа при помощи света
Продолжается гонка за экологическую повестку. Снова отмечу, что говорить о достоверности тезисов самой повестки, тем более что речь пойдёт о технологии улавливания углекислого газа, которая может быть полезна не только для удаления его из атмосферы Земли. Например, можно говоритть не только об атмосфере Земли, а и об атмосфере других планет, а также об атмосфере обитаемых космических аппаратов и станций, а также, может быть, станций на поверхности других планет. Это вполне интересно и актуально. Традиционные методы улавливания CO2, такие как абсорбция аминами или адсорбция на твердых сорбентах, сопряжены с рядом недостатков, включая высокую стоимость, энергоемкость и ограниченную эффективность.
Исследователи из ETH Zurich предложили новый метод улавливания CO2 с использованием фотокислот и жидких сред на водно-органической основе. Этот метод основан на обратимой химической реакции между CO2 и карбонатами в водных растворах. В кислой среде CO2 присутствует в виде свободного газа, а в щелочной среде он реагирует с водой и образует карбонаты.
Для управления кислотностью жидкости исследователи использовали молекулы, называемые фотокислотами. Эти молекулы реагируют на свет и изменяют кислотность среды. При облучении светом фотокислоты высвобождают протоны, что делает среду кислой, а в темноте они возвращаются в исходное состояние, делая среду более щелочной.
Исследователи разработали процесс улавливания CO2, состоящий из двух этапов. На первом этапе воздух пропускают через жидкость, содержащую фотокислоты, в темноте. В этих условиях CO2 реагирует с водой и образует карбонаты. Когда концентрация карбонатов в жидкости достигает определенного уровня, ее облучают светом. Это делает среду кислой, и карбонаты превращаются в CO2, который выделяется из жидкости.
На втором этапе CO2 собирают в отдельных баках или других емкостях, после чего цикл повторяется. При этом жидкость снова становится щелочной и готова к улавливанию новой порции CO2.
Одним из основных преимуществ этого метода является то, что он не требует использования дорогостоящих и энергоемких процессов разделения газов. Кроме того, фотокислоты можно регенерировать и использовать повторно, что снижает стоимость процесса.
Однако в ходе исследований возникла проблема, связанная с нестабильностью фотокислот в воде. Для решения этой проблемы ученые использовали смесь воды и органического растворителя. Оптимальное соотношение воды и органического растворителя было определено с помощью лабораторных экспериментов и теоретических расчетов.
В результате исследователи смогли создать фотокислоты, стабильные в смеси воды и органического растворителя. Это позволило им создать эффективный процесс улавливания CO2, который может быть использован для снижения выбросов парниковых газов в атмосферу.
Источник:
Анна де Врис и др., Фотокислота с сольватационной настройкой как стабильный светоуправляемый переключатель pH для улавливания и выделения CO2 (Anna de Vries et al, Solvation-Tuned Photoacid as a Stable Light-Driven pH Switch for CO2 Capture and Release), Chemistry of Materials (2023). DOI: 10.1021/acs.chemmater.3c02435
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Продолжается гонка за экологическую повестку. Снова отмечу, что говорить о достоверности тезисов самой повестки, тем более что речь пойдёт о технологии улавливания углекислого газа, которая может быть полезна не только для удаления его из атмосферы Земли. Например, можно говоритть не только об атмосфере Земли, а и об атмосфере других планет, а также об атмосфере обитаемых космических аппаратов и станций, а также, может быть, станций на поверхности других планет. Это вполне интересно и актуально. Традиционные методы улавливания CO2, такие как абсорбция аминами или адсорбция на твердых сорбентах, сопряжены с рядом недостатков, включая высокую стоимость, энергоемкость и ограниченную эффективность.
Исследователи из ETH Zurich предложили новый метод улавливания CO2 с использованием фотокислот и жидких сред на водно-органической основе. Этот метод основан на обратимой химической реакции между CO2 и карбонатами в водных растворах. В кислой среде CO2 присутствует в виде свободного газа, а в щелочной среде он реагирует с водой и образует карбонаты.
Для управления кислотностью жидкости исследователи использовали молекулы, называемые фотокислотами. Эти молекулы реагируют на свет и изменяют кислотность среды. При облучении светом фотокислоты высвобождают протоны, что делает среду кислой, а в темноте они возвращаются в исходное состояние, делая среду более щелочной.
Исследователи разработали процесс улавливания CO2, состоящий из двух этапов. На первом этапе воздух пропускают через жидкость, содержащую фотокислоты, в темноте. В этих условиях CO2 реагирует с водой и образует карбонаты. Когда концентрация карбонатов в жидкости достигает определенного уровня, ее облучают светом. Это делает среду кислой, и карбонаты превращаются в CO2, который выделяется из жидкости.
На втором этапе CO2 собирают в отдельных баках или других емкостях, после чего цикл повторяется. При этом жидкость снова становится щелочной и готова к улавливанию новой порции CO2.
Одним из основных преимуществ этого метода является то, что он не требует использования дорогостоящих и энергоемких процессов разделения газов. Кроме того, фотокислоты можно регенерировать и использовать повторно, что снижает стоимость процесса.
Однако в ходе исследований возникла проблема, связанная с нестабильностью фотокислот в воде. Для решения этой проблемы ученые использовали смесь воды и органического растворителя. Оптимальное соотношение воды и органического растворителя было определено с помощью лабораторных экспериментов и теоретических расчетов.
В результате исследователи смогли создать фотокислоты, стабильные в смеси воды и органического растворителя. Это позволило им создать эффективный процесс улавливания CO2, который может быть использован для снижения выбросов парниковых газов в атмосферу.
Источник:
Анна де Врис и др., Фотокислота с сольватационной настройкой как стабильный светоуправляемый переключатель pH для улавливания и выделения CO2 (Anna de Vries et al, Solvation-Tuned Photoacid as a Stable Light-Driven pH Switch for CO2 Capture and Release), Chemistry of Materials (2023). DOI: 10.1021/acs.chemmater.3c02435
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍4
Аккумулятор с гемоглобином
Не так давно в сети обсуждали идею строить жилища на Марсе с помощью, на минуточку, человеческой крови. Речь, разумеется, не шла о регулярных жертвоприношениях на Красной планете ради постройки герметичной хижины, однако эта новость дала больше буквального смысла фразе "кровью и потом". Вы слышали про эту идею? Что о ней думаете, напишите в комментариях, а сейчас я поведаю вам о новом нестандартном применении красной жидкости из организма животных.
Ученые из Университета Кордовы в Испании разработали инновационную батарею, в которой гемоглобин выступает в качестве катализатора в электрохимической реакции восстановления кислорода (ORR). Эта биосовместимая батарея является перспективной технологией для устойчивого хранения энергии, поскольку она использует экологически чистые и нетоксичные материалы.
Гемоглобин - это белок, содержащийся в красных кровяных тельцах, который отвечает за перенос кислорода от легких к тканям организма. Исследователи обнаружили, что гемоглобин также обладает каталитическими свойствами, которые могут быть использованы для ускорения ORR в цинково-воздушных батареях.
Цинково-воздушные батареи являются одним из наиболее перспективных типов батарей для хранения энергии из возобновляемых источников, таких как солнечная и ветровая энергия. Эти батареи используют цинк в качестве отрицательного электрода (анода) и кислород в качестве положительного электрода (катода). При разряде батареи цинк окисляется, высвобождая электроны, которые проходят через внешнюю цепь и поступают на катод, где кислород восстанавливается до гидроксид-ионов.
Одним из главных недостатков цинково-воздушных батарей является их низкая эффективность. Это связано с тем, что реакция ORR является медленной и требует высоких перенапряжений. Использование гемоглобина в качестве катализатора позволяет снизить перенапряжение ORR и повысить эффективность батареи.
Кроме того, гемоглобин является биосовместимым материалом, что делает его безопасным для использования в медицинских устройствах и имплантатах. Это открывает новые возможности для применения цинково-воздушных батарей в области здравоохранения.
Источник:
Валентин Гарсия-Кабальеро и др., Цинково-воздушная батарея на основе человеческого гемоглобина в нейтральном электролите (Valentín García-Caballero et al, Human Hemoglobin-Based Zinc–Air Battery in a Neutral Electrolyte), Energy & Fuels (2023). DOI: 10.1021/acs.energyfuels.3c02513
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Не так давно в сети обсуждали идею строить жилища на Марсе с помощью, на минуточку, человеческой крови. Речь, разумеется, не шла о регулярных жертвоприношениях на Красной планете ради постройки герметичной хижины, однако эта новость дала больше буквального смысла фразе "кровью и потом". Вы слышали про эту идею? Что о ней думаете, напишите в комментариях, а сейчас я поведаю вам о новом нестандартном применении красной жидкости из организма животных.
Ученые из Университета Кордовы в Испании разработали инновационную батарею, в которой гемоглобин выступает в качестве катализатора в электрохимической реакции восстановления кислорода (ORR). Эта биосовместимая батарея является перспективной технологией для устойчивого хранения энергии, поскольку она использует экологически чистые и нетоксичные материалы.
Гемоглобин - это белок, содержащийся в красных кровяных тельцах, который отвечает за перенос кислорода от легких к тканям организма. Исследователи обнаружили, что гемоглобин также обладает каталитическими свойствами, которые могут быть использованы для ускорения ORR в цинково-воздушных батареях.
Цинково-воздушные батареи являются одним из наиболее перспективных типов батарей для хранения энергии из возобновляемых источников, таких как солнечная и ветровая энергия. Эти батареи используют цинк в качестве отрицательного электрода (анода) и кислород в качестве положительного электрода (катода). При разряде батареи цинк окисляется, высвобождая электроны, которые проходят через внешнюю цепь и поступают на катод, где кислород восстанавливается до гидроксид-ионов.
Одним из главных недостатков цинково-воздушных батарей является их низкая эффективность. Это связано с тем, что реакция ORR является медленной и требует высоких перенапряжений. Использование гемоглобина в качестве катализатора позволяет снизить перенапряжение ORR и повысить эффективность батареи.
Кроме того, гемоглобин является биосовместимым материалом, что делает его безопасным для использования в медицинских устройствах и имплантатах. Это открывает новые возможности для применения цинково-воздушных батарей в области здравоохранения.
Источник:
Валентин Гарсия-Кабальеро и др., Цинково-воздушная батарея на основе человеческого гемоглобина в нейтральном электролите (Valentín García-Caballero et al, Human Hemoglobin-Based Zinc–Air Battery in a Neutral Electrolyte), Energy & Fuels (2023). DOI: 10.1021/acs.energyfuels.3c02513
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍3❤1
Натрий-ионный аккумулятор: новая очередная попытка
Натрий-ионные аккумуляторы (NIB) приобретают все большую популярность в качестве надежной и экономичной альтернативы литий-ионным аккумуляторам (LIB). Причинами такой тенденции являются несколько факторов.
Во-первых, натрий является гораздо более доступным элементом, чем литий. Это делает NIB более привлекательными с точки зрения стоимости. Во-вторых, натрий-ионные аккумуляторы имеют большую плотность энергии, чем свинцово-кислотные аккумуляторы, что делает их более компактными и легкими. В-третьих, NIB имеют более длительный срок службы, чем LIB, что делает их более рентабельными в долгосрочной перспективе.
В результате всех этих факторов NIB рассматриваются как перспективная технология для различных применений, включая электромобили, системы хранения энергии и портативную электронику.
Недавнее исследование, проведенное группой ученых из университета Байройта (Германия) и других исследовательских учреждений, продемонстрировало значительный прогресс в разработке NIB. Исследователи разработали новый тип NIB с высокой плотностью энергии и длительным сроком службы. Новый аккумулятор использует катод на основе оксида натрия, который обеспечивает высокую плотность энергии. Катод также был модифицирован для увеличения срока службы аккумулятора.
Результат был достигнут за счёт регулирования фазового роста слоистого оксидного катода. Структуру срастания можно адаптировать, контролируя глубину заряда. Это позволяет равномерно распределять состояние укладки призматического типа между состояниями укладки октаэдрического типа. Это помогает избежать ошибок в укладке соседних элементов октаэдрического типа. В итоге в сотрудничестве с доктором Цинсон Ван, младшим руководителем группы на кафедре неорганических активных материалов для электрохимического накопления энергии был разработан и апробирован натрий-ионный аккумулятор длительного цикла с высокой энергией (165 Втч / кг).
Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Energy. Они показывают, что NIB могут быть столь же эффективными, как и LIB, но при этом иметь более низкую стоимость и более длительный срок службы. Это делает их очень привлекательными для использования в различных приложениях. "Наш результат показывает, что натрий-ионные аккумуляторы даже более экономичны и устойчивы в промышленных масштабах, чем обычные литий-ионные аккумуляторы, в основе которых лежит химия фосфата железа", - говорит Ван.
Источник:
Сяотун Ван и др., Создание высокопроизводительной натрий-ионной карманной ячейки путем регулирования структур срастания в слоистом оксидном катоде с помощью анионного окислительно-восстановительного потенциала (Valentín García-Caballero et al, Human Hemoglobin-Based Zinc–Air Battery in a Neutral Electrolyte), Energy & Fuels (2023). DOI: 10.1021/acs.energyfuels.3c02513
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Натрий-ионные аккумуляторы (NIB) приобретают все большую популярность в качестве надежной и экономичной альтернативы литий-ионным аккумуляторам (LIB). Причинами такой тенденции являются несколько факторов.
Во-первых, натрий является гораздо более доступным элементом, чем литий. Это делает NIB более привлекательными с точки зрения стоимости. Во-вторых, натрий-ионные аккумуляторы имеют большую плотность энергии, чем свинцово-кислотные аккумуляторы, что делает их более компактными и легкими. В-третьих, NIB имеют более длительный срок службы, чем LIB, что делает их более рентабельными в долгосрочной перспективе.
В результате всех этих факторов NIB рассматриваются как перспективная технология для различных применений, включая электромобили, системы хранения энергии и портативную электронику.
Недавнее исследование, проведенное группой ученых из университета Байройта (Германия) и других исследовательских учреждений, продемонстрировало значительный прогресс в разработке NIB. Исследователи разработали новый тип NIB с высокой плотностью энергии и длительным сроком службы. Новый аккумулятор использует катод на основе оксида натрия, который обеспечивает высокую плотность энергии. Катод также был модифицирован для увеличения срока службы аккумулятора.
Результат был достигнут за счёт регулирования фазового роста слоистого оксидного катода. Структуру срастания можно адаптировать, контролируя глубину заряда. Это позволяет равномерно распределять состояние укладки призматического типа между состояниями укладки октаэдрического типа. Это помогает избежать ошибок в укладке соседних элементов октаэдрического типа. В итоге в сотрудничестве с доктором Цинсон Ван, младшим руководителем группы на кафедре неорганических активных материалов для электрохимического накопления энергии был разработан и апробирован натрий-ионный аккумулятор длительного цикла с высокой энергией (165 Втч / кг).
Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Energy. Они показывают, что NIB могут быть столь же эффективными, как и LIB, но при этом иметь более низкую стоимость и более длительный срок службы. Это делает их очень привлекательными для использования в различных приложениях. "Наш результат показывает, что натрий-ионные аккумуляторы даже более экономичны и устойчивы в промышленных масштабах, чем обычные литий-ионные аккумуляторы, в основе которых лежит химия фосфата железа", - говорит Ван.
Источник:
Сяотун Ван и др., Создание высокопроизводительной натрий-ионной карманной ячейки путем регулирования структур срастания в слоистом оксидном катоде с помощью анионного окислительно-восстановительного потенциала (Valentín García-Caballero et al, Human Hemoglobin-Based Zinc–Air Battery in a Neutral Electrolyte), Energy & Fuels (2023). DOI: 10.1021/acs.energyfuels.3c02513
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍3
Мультимединый текстиль
Наверное, вы уже в курсе, что на рынке стали появляться изделия с текстилем, на который можно выводить текст и изображения как на дисплей. На моей помять пока что рюкзаки, может кто из вас ещё что-то подобное видел. Кажется, что проблемы нет, но почему же тогда вокруг не ходят люди в амплуа новогодних ёлок. Я, конечно, иронизирую, но такой текстиль может пригодиться не только для удовлетворения потребностей в индивидуальном самовыражении, но и в производстве спецодежды, а также для замены светоотражающих элементов светоизлучающими. Светоизлучающие нити уже давно существуют, однако, прямое использование машинной вышивки для создания текстиля с индивидуальным дизайном и рисунками может привести к повреждению этих нитей.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, ученые во главе с Сынсе Чо из области биомедицинской инженерии и медицины в США представили вышиваемые многоцветные электролюминесцентные нити синего, зеленого и желтого цветов, которые совместимы со стандартными методами вышивки. Исследователи успешно применили эти нити для вышивания декоративных рисунков на различные потребительские ткани, не нарушая их износостойкости или светоизлучающей способности. Они даже нанесли на потребительские товары специальные сообщения или рисунки, создавая предупреждения о чрезвычайных ситуациях на подкладках шлемов и в качестве знаков физической опасности.
Для достижения этого результата, исследователи начали с покрытия проводящей вышивальной нити смесью люминофоров, включающих сульфид цинка и термопластичный полиуретан. Они использовали бытовую ручную намоточную машину и конусообразную насадку для максимальной эффективности нанесения покрытия. Команда ученых разработала электролюминесцентный слой, используя люминофоры, легированные медью и марганцем, для создания синего, зеленого и желтого света. Это позволяет достичь многоцветного эффекта.
Для создания прозрачного проводящего волокна, исследователи покрыли прозрачное нейлоновое волокно серебряными нанопроволоками. Они использовали специальный промотор адгезии, созданный из этилацетата и резорцина, чтобы обеспечить прочное сцепление между нанопроволоками и волокном. Выбор серебряных нанопроволок был обусловлен их низким электрическим сопротивлением, высокой оптической пропускной способностью и гибкостью.
Источник:
Сынсе Чо и др., Машинная вышивка светоизлучающего текстиля многоцветными электролюминесцентными нитями (Seungse Cho et al, Machine embroidery of light-emitting textiles with multicolor electroluminescent threads), Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adk4295
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Наверное, вы уже в курсе, что на рынке стали появляться изделия с текстилем, на который можно выводить текст и изображения как на дисплей. На моей помять пока что рюкзаки, может кто из вас ещё что-то подобное видел. Кажется, что проблемы нет, но почему же тогда вокруг не ходят люди в амплуа новогодних ёлок. Я, конечно, иронизирую, но такой текстиль может пригодиться не только для удовлетворения потребностей в индивидуальном самовыражении, но и в производстве спецодежды, а также для замены светоотражающих элементов светоизлучающими. Светоизлучающие нити уже давно существуют, однако, прямое использование машинной вышивки для создания текстиля с индивидуальным дизайном и рисунками может привести к повреждению этих нитей.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, ученые во главе с Сынсе Чо из области биомедицинской инженерии и медицины в США представили вышиваемые многоцветные электролюминесцентные нити синего, зеленого и желтого цветов, которые совместимы со стандартными методами вышивки. Исследователи успешно применили эти нити для вышивания декоративных рисунков на различные потребительские ткани, не нарушая их износостойкости или светоизлучающей способности. Они даже нанесли на потребительские товары специальные сообщения или рисунки, создавая предупреждения о чрезвычайных ситуациях на подкладках шлемов и в качестве знаков физической опасности.
Для достижения этого результата, исследователи начали с покрытия проводящей вышивальной нити смесью люминофоров, включающих сульфид цинка и термопластичный полиуретан. Они использовали бытовую ручную намоточную машину и конусообразную насадку для максимальной эффективности нанесения покрытия. Команда ученых разработала электролюминесцентный слой, используя люминофоры, легированные медью и марганцем, для создания синего, зеленого и желтого света. Это позволяет достичь многоцветного эффекта.
Для создания прозрачного проводящего волокна, исследователи покрыли прозрачное нейлоновое волокно серебряными нанопроволоками. Они использовали специальный промотор адгезии, созданный из этилацетата и резорцина, чтобы обеспечить прочное сцепление между нанопроволоками и волокном. Выбор серебряных нанопроволок был обусловлен их низким электрическим сопротивлением, высокой оптической пропускной способностью и гибкостью.
Источник:
Сынсе Чо и др., Машинная вышивка светоизлучающего текстиля многоцветными электролюминесцентными нитями (Seungse Cho et al, Machine embroidery of light-emitting textiles with multicolor electroluminescent threads), Science Advances (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adk4295
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
🔥2👍1
Гибкая электроника: экологичные решения и вторичная переработка
Электронная промышленность является одним из основных источников инноваций и технологического прогресса в современном мире. Однако она также является одним из крупнейших источников загрязнения окружающей среды. Производство электронных устройств требует огромного количества ресурсов, таких как энергия, вода и сырье. Кроме того, многие электронные устройства содержат токсичные вещества, которые могут попасть в окружающую среду при неправильной утилизации.
В последние годы все больше внимания уделяется разработке экологически чистых электронных устройств. В том числе и гибких электронных устройств, темпы распространения которой, как и разработки в этой области, только ускоряются. Причём, одной из особенностей гибкой электроники является то, что её компоненты гораздо легче изготовить из материалов, которые легко поддаются переработке. Такие устройства могут быть использованы в различных областях, таких как носимая электроника, медицинские устройства и даже автомобильная промышленность.
Недавно исследователи из Ульсанского национального института науки и технологий (UNIST) в Южной Корее представили новый метод создания органических и гибких электронных устройств с компонентами, пригодными для вторичной переработки. Этот метод основан на многоразовых материалах и экологически чистых растворителях, которые оказывают минимальное воздействие на окружающую среду.
Органические материалы, соединения на основе углерода, встречающиеся в природе или полученные из искусственно созданной наземной и водной среды, могут иметь значительные преимущества перед неорганическими материалами (т. е. не содержащими углерода), когда дело доходит до разработки электроники. Хотя эти материалы часто более экономичны и естественно гибки, чем неорганические соединения, их воздействие на окружающую среду стало темой дискуссий.
В своей работе исследователи из UNIST разработали новый метод создания так называемой перерабатываемой органической гибкой (ROF) электроники, предназначенной для вторичной переработки с обратной связью. Такой подход исключает необходимость использования токсичных растворителей и позволяет повторно использовать материалы, из которых изготовлены электронные устройства.
Исследователи продемонстрировали работоспособность ROF-электроники, создав прототип светоизлучающего диода (LED). Этот LED был изготовлен из переработанных материалов и показал высокую эффективность и яркость.
Источник:
Хэчан Парк и др., Органическая гибкая электроника с замкнутым циклом переработки для устойчивых носимых технологий (Haechan Park et al, Organic flexible electronics with closed-loop recycling for sustainable wearable technology), Nature Electronics (2023). DOI: 10.1038/s41928-023-01078-9
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Электронная промышленность является одним из основных источников инноваций и технологического прогресса в современном мире. Однако она также является одним из крупнейших источников загрязнения окружающей среды. Производство электронных устройств требует огромного количества ресурсов, таких как энергия, вода и сырье. Кроме того, многие электронные устройства содержат токсичные вещества, которые могут попасть в окружающую среду при неправильной утилизации.
В последние годы все больше внимания уделяется разработке экологически чистых электронных устройств. В том числе и гибких электронных устройств, темпы распространения которой, как и разработки в этой области, только ускоряются. Причём, одной из особенностей гибкой электроники является то, что её компоненты гораздо легче изготовить из материалов, которые легко поддаются переработке. Такие устройства могут быть использованы в различных областях, таких как носимая электроника, медицинские устройства и даже автомобильная промышленность.
Недавно исследователи из Ульсанского национального института науки и технологий (UNIST) в Южной Корее представили новый метод создания органических и гибких электронных устройств с компонентами, пригодными для вторичной переработки. Этот метод основан на многоразовых материалах и экологически чистых растворителях, которые оказывают минимальное воздействие на окружающую среду.
Органические материалы, соединения на основе углерода, встречающиеся в природе или полученные из искусственно созданной наземной и водной среды, могут иметь значительные преимущества перед неорганическими материалами (т. е. не содержащими углерода), когда дело доходит до разработки электроники. Хотя эти материалы часто более экономичны и естественно гибки, чем неорганические соединения, их воздействие на окружающую среду стало темой дискуссий.
В своей работе исследователи из UNIST разработали новый метод создания так называемой перерабатываемой органической гибкой (ROF) электроники, предназначенной для вторичной переработки с обратной связью. Такой подход исключает необходимость использования токсичных растворителей и позволяет повторно использовать материалы, из которых изготовлены электронные устройства.
Исследователи продемонстрировали работоспособность ROF-электроники, создав прототип светоизлучающего диода (LED). Этот LED был изготовлен из переработанных материалов и показал высокую эффективность и яркость.
Источник:
Хэчан Парк и др., Органическая гибкая электроника с замкнутым циклом переработки для устойчивых носимых технологий (Haechan Park et al, Organic flexible electronics with closed-loop recycling for sustainable wearable technology), Nature Electronics (2023). DOI: 10.1038/s41928-023-01078-9
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍3
YouTube
ПОЧЕМУ ВРАЧИ ТРЕБУЮТ ЗАПРЕТИТЬ СКИТТЛС? РАЗБОР ПИЩЕВОГО ХИМИКА: КАНЦЕРОГЕНЫ, Е-ДОБАВКИ, ЯДЫ
Вызывают ли рак конфеты Скитлс? Почему в них кладут запрещенный краситель диоксид титана? И правда ли врачи выступили категорически против этой сладости?
Я Ольга Косникова, пищевой химик-технолог и популяризатор науки. И это первое моё видео на Ютубе, ура!…
Я Ольга Косникова, пищевой химик-технолог и популяризатор науки. И это первое моё видео на Ютубе, ура!…
А сейчас будет немного оффтоп, но оффтоп полезный!
Популяризатор науки, блогер, пищевой химик и моя хорошая знакомая Ольга Косникова запустила блог на YouTube! Это свершилось, этого долго ждали, если кто не знал (её мы долго уговаривали).
Блог актуален для всех, без шуток и без исключений, так как он посвящён пищевой химии. То есть о том, что мы едим с химической точки зрения! Что вредно, а что полезно, на самом деле, мифы о еде и её составе, и многое-многое другое!
Подписываемся, друзья!
https://www.youtube.com/watch?v=Z3F_9YMWNWg&t=878s
Популяризатор науки, блогер, пищевой химик и моя хорошая знакомая Ольга Косникова запустила блог на YouTube! Это свершилось, этого долго ждали, если кто не знал (её мы долго уговаривали).
Блог актуален для всех, без шуток и без исключений, так как он посвящён пищевой химии. То есть о том, что мы едим с химической точки зрения! Что вредно, а что полезно, на самом деле, мифы о еде и её составе, и многое-многое другое!
Подписываемся, друзья!
https://www.youtube.com/watch?v=Z3F_9YMWNWg&t=878s
Микрокапсулы для охлаждения электронных устройств
Интересную идею предложили для охлаждения электроники. Чтобы понять её суть, достаточно вспомнить школьный курс физики, а именно - простейшую термодинамику, тепловые свойства вещества в разных агрегатных состояниях и при их переходах. Так вот, нам известно, что при плавлении или при кипении температура не меняется, пока вс не расплавится ил не выкипит. В реальности, конечно, это не всегда так, при больших объёмах тела или жидкости могут быть нагреты по-разному, теплопередачу никто не отменял. Однако, если объём, допустим, тела небольшой, то он может сохранять температуру постоянной при плавлении. А если ещё сделать так, чтобы таких тел было много, и как-то изолировать их друг от друга, чтобы они не сплавились, то можно добиться удержания какой-то определённой температуры за счёт плавления и поглощения, тем самым, избытка тепла.
Исследователи из Университета Лафборо разработали микрокапсулы, которые могут поглощать и высвобождать тепло, предотвращая перегрев электронных устройств, за счёт плавления их содержимого. Эти микрокапсулы наполнены материалом с фазовым переходом (PCM), который меняет свое состояние из твердого в жидкое при повышении температуры. Когда температура устройства повышается, PCM поглощает тепло и переходит в жидкое состояние. Когда температура снижается, PCM затвердевает и высвобождает тепло.
Микрокапсулы имеют ширину около 0,2 мм и не требуют источника энергии. Они могут использоваться повторно неограниченное количество раз, не теряя при этом своей эффективности. Исследователи полагают, что эти микрокапсулы можно использовать для охлаждения различных электронных устройств, таких как смартфоны, планшеты, ноутбуки и даже электромобили.
Это отличная идея! Однако меня мучал и забавлял один вопрос: материал с фазовым переходом - это такое модное название практически любого вещества? Лёд, получается, тоже материал с фазовым переходом. Но ответ, который я нашёл, оказался довольно интересным. Это материалы, которые при плавлении поглощают гораздо больше тепла, чем обычные материалы, причем температура плавления может быть достаточно низкой. Грубо говоря, они могут расплавиться даже в руке, но делать это будут медленно, поглощая всё больше и больше тепла.
Источник:
Сумит Парвате и др., Стеклянное капиллярное микрофлюидное устройство на основе Lego: метод индивидуального микрокапсулирования материалов с фазовым переходом (Sumit Parvate et al, Lego-Inspired Glass Capillary Microfluidic Device: A Technique for Bespoke Microencapsulation of Phase Change Materials), ACS Applied Materials. DOI: 10.1021/acsami.3c00281
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Интересную идею предложили для охлаждения электроники. Чтобы понять её суть, достаточно вспомнить школьный курс физики, а именно - простейшую термодинамику, тепловые свойства вещества в разных агрегатных состояниях и при их переходах. Так вот, нам известно, что при плавлении или при кипении температура не меняется, пока вс не расплавится ил не выкипит. В реальности, конечно, это не всегда так, при больших объёмах тела или жидкости могут быть нагреты по-разному, теплопередачу никто не отменял. Однако, если объём, допустим, тела небольшой, то он может сохранять температуру постоянной при плавлении. А если ещё сделать так, чтобы таких тел было много, и как-то изолировать их друг от друга, чтобы они не сплавились, то можно добиться удержания какой-то определённой температуры за счёт плавления и поглощения, тем самым, избытка тепла.
Исследователи из Университета Лафборо разработали микрокапсулы, которые могут поглощать и высвобождать тепло, предотвращая перегрев электронных устройств, за счёт плавления их содержимого. Эти микрокапсулы наполнены материалом с фазовым переходом (PCM), который меняет свое состояние из твердого в жидкое при повышении температуры. Когда температура устройства повышается, PCM поглощает тепло и переходит в жидкое состояние. Когда температура снижается, PCM затвердевает и высвобождает тепло.
Микрокапсулы имеют ширину около 0,2 мм и не требуют источника энергии. Они могут использоваться повторно неограниченное количество раз, не теряя при этом своей эффективности. Исследователи полагают, что эти микрокапсулы можно использовать для охлаждения различных электронных устройств, таких как смартфоны, планшеты, ноутбуки и даже электромобили.
Это отличная идея! Однако меня мучал и забавлял один вопрос: материал с фазовым переходом - это такое модное название практически любого вещества? Лёд, получается, тоже материал с фазовым переходом. Но ответ, который я нашёл, оказался довольно интересным. Это материалы, которые при плавлении поглощают гораздо больше тепла, чем обычные материалы, причем температура плавления может быть достаточно низкой. Грубо говоря, они могут расплавиться даже в руке, но делать это будут медленно, поглощая всё больше и больше тепла.
Источник:
Сумит Парвате и др., Стеклянное капиллярное микрофлюидное устройство на основе Lego: метод индивидуального микрокапсулирования материалов с фазовым переходом (Sumit Parvate et al, Lego-Inspired Glass Capillary Microfluidic Device: A Technique for Bespoke Microencapsulation of Phase Change Materials), ACS Applied Materials. DOI: 10.1021/acsami.3c00281
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍3
Плёнка против льда
Будучи инженером в области самолётостроения, я не понаслышке знаю про проблему обледенения. Против образования льда применяются и подогрев кромок крыла, и нанесение специальных покрытий, видели, наверное, этот процесс. Вот бы так старались ещё и в случае образования наледи на крышах! В целом, обледенение представляет собой серьезную проблему, которая затрагивает различные отрасли, от авиации и энергетики до транспорта и строительства. Обледенение может привести к перебоям в работе, снижению эффективности, а в некоторых случаях даже к авариям.
Исследовательская группа во главе с профессором Хёнсу Кимом из кафедры машиностроения и профессором Дон Ки Юном из кафедры химии в KAIST, Южная Корея, разработала новую технологию нанесения специальной противообледенительной пленки, которая позволяет применять фототермический эффект наночастиц золота на промышленных объектах без необходимости использования нагревательных проводов, труб, периодического распыления или нанесения масляного покрытия антифризными веществами.
Уникальная техника, разработанная исследовательской группой, заключается в использовании нанокристаллов целлюлозы (CNC) для самосборки золотой наностержневой пленки (GNR) на квадрантных шаблонах с ЧПУ. Этот процесс позволяет добиться высокой однородности и выравнивания стержней, что является важным фактором для эффективной работы противообледенительной пленки.
Это может показаться простым решением, однако речь идет не о простом аккумулировании лучистого тепла, а ещё и преобразовании в тепло видимого излучения. То есть, как продукт, эта плёнка может нагреваться просто от того, что на неё светят любым источником света. Будем надеяться, что однажды этой плёнкой покроют крыши наших домов и будет не так страшно ходить около них зимой.
Источник:
Чонсу Пён и др., Плазмонные метаповерхности целлюлозных нанокристаллических матриц с квадрантами выровненных золотых наностержней для фототермической защиты от обледенения (Jeongsu Pyeon et al, Plasmonic metasurfaces of cellulose nanocrystal matrices with quadrants of aligned gold nanorods for photothermal anti-icing), Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-43511-9
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Будучи инженером в области самолётостроения, я не понаслышке знаю про проблему обледенения. Против образования льда применяются и подогрев кромок крыла, и нанесение специальных покрытий, видели, наверное, этот процесс. Вот бы так старались ещё и в случае образования наледи на крышах! В целом, обледенение представляет собой серьезную проблему, которая затрагивает различные отрасли, от авиации и энергетики до транспорта и строительства. Обледенение может привести к перебоям в работе, снижению эффективности, а в некоторых случаях даже к авариям.
Исследовательская группа во главе с профессором Хёнсу Кимом из кафедры машиностроения и профессором Дон Ки Юном из кафедры химии в KAIST, Южная Корея, разработала новую технологию нанесения специальной противообледенительной пленки, которая позволяет применять фототермический эффект наночастиц золота на промышленных объектах без необходимости использования нагревательных проводов, труб, периодического распыления или нанесения масляного покрытия антифризными веществами.
Уникальная техника, разработанная исследовательской группой, заключается в использовании нанокристаллов целлюлозы (CNC) для самосборки золотой наностержневой пленки (GNR) на квадрантных шаблонах с ЧПУ. Этот процесс позволяет добиться высокой однородности и выравнивания стержней, что является важным фактором для эффективной работы противообледенительной пленки.
Это может показаться простым решением, однако речь идет не о простом аккумулировании лучистого тепла, а ещё и преобразовании в тепло видимого излучения. То есть, как продукт, эта плёнка может нагреваться просто от того, что на неё светят любым источником света. Будем надеяться, что однажды этой плёнкой покроют крыши наших домов и будет не так страшно ходить около них зимой.
Источник:
Чонсу Пён и др., Плазмонные метаповерхности целлюлозных нанокристаллических матриц с квадрантами выровненных золотых наностержней для фототермической защиты от обледенения (Jeongsu Pyeon et al, Plasmonic metasurfaces of cellulose nanocrystal matrices with quadrants of aligned gold nanorods for photothermal anti-icing), Nature Communications (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-43511-9
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍2
Литий-органический аккумулятор
Гонка за усовершенствованием литиевых аккумуляторов продолжается. По мере изучения научных новостей, я продолжаю поражаться тому, сколько новых технологий и результатов исследований появляется ежедневно. Порой не знаешь, что публиковать, а что нет, ведь заранее узнать, выстрелит технология или нет заранее невозможно. Поэтому приходится рассказывать о том, что интереснее. Сами по себе литиевые аккумуляторы, в том виде, в котором они существуют сейчас, стали прорывом в энергетике. Тем не менее, наличие больших трудностей на пути реализации литиевых аккумуляторов сделали их не самыми совершенными устройствами, поэтому простор для решения различных задач существует большой. Одной из проблем, или несовершенств современных аккумуляторов является применение в конструкции их катодов кобальта. Этот металл не самый безопасный для человека, к тому же его мало на земле и он дорогой.
В поисках альтернативы исследователи из ACS Central Science обратили внимание на органический материал бис-тетрааминобензохинон (TAQ). В своем исследовании они оценили потенциал TAQ в качестве катодного материала для литий-ионных аккумуляторов и обнаружили, что он обладает рядом преимуществ по сравнению с традиционными катодами.
Напомню, что катоды в современных литиевых аккумуляторах являются интеркаляционными. Такие электроды не накапливают ионы-носители заряда на поверхности, а поглощают их внутри своей структуры. То есть они либо осуществляют очень быструю обратимую химическую реакцию с ионами-носителями, либо имеют некоторую наноструктуру, которая может помещать в себя большое количество ионов. Именно изобретение таких электродов сделало возможным литиевые аккумуляторы, так как традиционная (по тем временам) технология с металлическими электродами в жидком электролите приводила к образованию дендритов: литий осаждался неравномерно в виде игольчатых образований и приводил к коротким замыканиям. Потом реакция с выделением кислорода, нагрев и бум. Сейчас идёт речь об изобретении электрода на органической основе.
TAQ представляет собой органическое соединение, которое может быть получено из возобновляемых ресурсов. Он изобилен и нетоксичен, что делает его более экологически чистым вариантом, чем кобальт. Кроме того, TAQ обладает высокой электрохимической стабильностью и может выдерживать длительные циклы зарядки и разрядки без значительной потери емкости.
Для улучшения циклической стабильности и увеличения адгезии TAQ к токосъемнику катода из нержавеющей стали, исследователи добавили в катод TAQ материалы, содержащие целлюлозу и резину. В ходе испытаний новый композитный катод продемонстрировал хорошую производительность, сравнимую с традиционными катодами на основе кобальта.
Источник:
Тяньян Чен и др., Многослойный органический катод для литий-ионных батарей высокой энергии, быстрой зарядки и длительного срока службы (Tianyang Chen et al, A Layered Organic Cathode for High-Energy, Fast-Charging, and Long-Lasting Li-Ion Batteries), ACS Central Science (2024). DOI: 10.1021/accentsci.3c01478
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
Гонка за усовершенствованием литиевых аккумуляторов продолжается. По мере изучения научных новостей, я продолжаю поражаться тому, сколько новых технологий и результатов исследований появляется ежедневно. Порой не знаешь, что публиковать, а что нет, ведь заранее узнать, выстрелит технология или нет заранее невозможно. Поэтому приходится рассказывать о том, что интереснее. Сами по себе литиевые аккумуляторы, в том виде, в котором они существуют сейчас, стали прорывом в энергетике. Тем не менее, наличие больших трудностей на пути реализации литиевых аккумуляторов сделали их не самыми совершенными устройствами, поэтому простор для решения различных задач существует большой. Одной из проблем, или несовершенств современных аккумуляторов является применение в конструкции их катодов кобальта. Этот металл не самый безопасный для человека, к тому же его мало на земле и он дорогой.
В поисках альтернативы исследователи из ACS Central Science обратили внимание на органический материал бис-тетрааминобензохинон (TAQ). В своем исследовании они оценили потенциал TAQ в качестве катодного материала для литий-ионных аккумуляторов и обнаружили, что он обладает рядом преимуществ по сравнению с традиционными катодами.
Напомню, что катоды в современных литиевых аккумуляторах являются интеркаляционными. Такие электроды не накапливают ионы-носители заряда на поверхности, а поглощают их внутри своей структуры. То есть они либо осуществляют очень быструю обратимую химическую реакцию с ионами-носителями, либо имеют некоторую наноструктуру, которая может помещать в себя большое количество ионов. Именно изобретение таких электродов сделало возможным литиевые аккумуляторы, так как традиционная (по тем временам) технология с металлическими электродами в жидком электролите приводила к образованию дендритов: литий осаждался неравномерно в виде игольчатых образований и приводил к коротким замыканиям. Потом реакция с выделением кислорода, нагрев и бум. Сейчас идёт речь об изобретении электрода на органической основе.
TAQ представляет собой органическое соединение, которое может быть получено из возобновляемых ресурсов. Он изобилен и нетоксичен, что делает его более экологически чистым вариантом, чем кобальт. Кроме того, TAQ обладает высокой электрохимической стабильностью и может выдерживать длительные циклы зарядки и разрядки без значительной потери емкости.
Для улучшения циклической стабильности и увеличения адгезии TAQ к токосъемнику катода из нержавеющей стали, исследователи добавили в катод TAQ материалы, содержащие целлюлозу и резину. В ходе испытаний новый композитный катод продемонстрировал хорошую производительность, сравнимую с традиционными катодами на основе кобальта.
Источник:
Тяньян Чен и др., Многослойный органический катод для литий-ионных батарей высокой энергии, быстрой зарядки и длительного срока службы (Tianyang Chen et al, A Layered Organic Cathode for High-Energy, Fast-Charging, and Long-Lasting Li-Ion Batteries), ACS Central Science (2024). DOI: 10.1021/accentsci.3c01478
=======================
Вы можете поддержать проект подпиской на канал, вашими реакциями и комментариями, а также подписавшись на страницы нашего проекта на YouTube, Дзен, VK и на сервисе поддержки авторов Бусти. Заранее спасибо!
👍3