ساخت خنک کننده بی‌نیاز از برق با الهام از کوهان شتر
محققان MIT موفق به تولید ماده‌ای متشکل از هیدروژل‌ها و آئروژل‌ها شدند که می‌تواند بدون نیاز به برق حدود پنج برابر بیشتر از مواد مشابه خاصیت سرد کنندگی داشته باشد.
معمولا برای خنک نگه داشتن برخی مواد به مدت طولانی، از تجهیزات سرماساز که با برق کار می‌کند یا از بسته‌های یخ کمک گرفته می‌شود. محققان MIT موفق شدند ماده‌ای متشکل از دو لایه نازک با الهام گرفتن از کوهان شتر تولید کنند که برای خنک کنندگی نیاز به نیروی برق ندارد و به راحتی سرمای مورد نیاز برای خنک نگه داشتن اطرافش را تامین می‌کند. در ادامه این مطلب از مجله دلتا درباره این پژوهش جدید بخوانید.
ماده تولید شده با الهام از کوهان شتر توسط محققان در آزمایشگاه مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی‌ها نشان می‌دهد که این ماده جدید می‌تواند بیش از ۷ درجه سانتی گراد و در واقع ۵ برابر سایر مواد مشابه خاصیت خنک کنندگی داشته باشد. در برخی شرایط محیطی، این ماده جدید حتی تا هشت روز خاصیت خنک کنندگی خود را حفظ می‌کند.
در صورت توسعه این ماده، می‌توان امیدوار بود که محققان به راهکارهای نوینی در طراحی سیستم‌های خنک کننده دست پیدا خواهند کرد. همان طور که گفته شد این ماده جدید از دو لایه تشکیل شده است. لایه زیرین یک نوع هیدروژل و ماده‌ای شبیه Jell-O است که در حدود ۵۰ سال از عمر آن می‌گذرد و در تولید مواد مختلفی از جمله چسب تا سیستم‌های انتقال دارو و ایمپلنت سینه مورد استفاده قرار می‌گیرد.
هیدروژل تا ۹۷ درصد از آب تشکیل شده و با افزایش دما تبخیر می‌شود. این فرایند در نهایت دمای ژل را پایین آورده و آن را به یک عایق مبدل می‌کند. از طرف دیگر هواژل به خاطر پایین بودن رسانایی گرمایی، گرمای زیادی را از محیط اطراف جذب نکرده و خنک باقی می‌ماند.
محققان سطح بالایی هیدروژل را با آئروژل پوشاندند که این ماده نیز تقریبا حدود صد سال قبل کشف شده و در حال حاضر در بسیاری از لوازم جانبی مخصوص فضای آزاد مورد استفاده قرار می‌گیرد. آئروژل نیز در سیستم‌های خنک کننده، همچنین در رنگ‌های مختلف به عنوان غلیظ کننده و در صنعت مواد شیمیایی به عنوان ماده تمیز کننده به کار برده می‌شود.
زمانی که آئروژل در سطح بالایی هیدروژل قرار می‌گیرد، پتانسیل خنک کنندگی آن را به شدت افزایش می‌دهد. وقتی دو لایه روی یکدیگر قرار می‌گیرند، ضخامتی کمتر از ۱.۵ سانتی متر دارند.
بیشتر بخوانید: مطلب «ابداع یخچال بدون برق و بدون یخ» را در مجله دانستنی دلتا بخوانید.
همچنین بخوانید:
بلندترین صدا در تاریخ کره زمین
آیا تشخیص ابتلا به ویروس کرونا با اپل واچ ممکن است؟
با مجله دانستنی دلتا همراه باشید
تولید برق از راه رفتن
محققان به روش جدیدی دست یافته اند که می تواند ظرفیت تولید انرژی مواد پیزوالکتریک را به طور چشمگیری افزایش داده و به عنوان مثال از راه رفتن انسان ها برق تولید کند.
محققان روش جدیدی برای ساده سازی تولید برق از راه رفتن در خیابان ایجاد کرده اند. مواد پیزوالکتریک مدت هاست که وجود دارند، اما تولید انرژی کافی از آنها برای دستگاه های الکترونیکی بزرگ همچنان یک چالش باقی مانده است. به طور خاص، استفاده از مفهوم “قطبش درجه بندی شده” به معنی استفاده از انواع مختلف فشارهای مکانیکی بر روی یک ماده پیزوالکتریک، نوید تولید انرژی بیشتری را از آنچه قبلا تصور می شد، داده است. در ادامه این مطلب از مجله دلتا درباره این تحقیقات جدید بخوانید.
یکی از ویژگی‌های غیرمعمولی که برخی سرامیک‌ها و پلیمرها از خود نشان می‌دهند، پدیده پیزوالکتریک یا “اثر فشاربرقی” است. بااعمال نیروی خارجی، دوقطبی‌های این سرامیک‌ها تحریک می‌شوند و میدان الکتریکی ایجاد می‌شود. وارونه کردن اثر نیرو (مثلاً از کششی به فشاری) جهت میدان را معکوس می‌کند.
از مواد پیزوالکتریک در مبدل‌ها و وسایلی که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کنند یا برعکس استفاده می‌شود. کاربردهای نام‌آشنایی از جمله پیکاپ گرامافون، میکروفون‌ها، مولدهای ماورا صوت و حسگرهای سونار از خاصیت پیزوالکتریک استفاده می‌کنند. در پیکاپ گرامافون همچنان که قلم، شیارهای رکورد را می‌پیماید یک اختلاف فشار به ماده پیزوالکتریک موجود در پیکاپ وارد می‌شود که نهایتا به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌شود. این سیگنال قبل از ورود به بلندگو تقویت می‌شود. خاصیت پیزوالکتریک یک ویژگی مواد کریستالی دارای ساختار پیچیده بدون تقارن است. رفتار پیزوالکتریک یک پلی‌کریستال به وسیله گرم کردن بالاتر از دمای کوری و سپس خنک کردن تا دمای اتاق در مجاورت میدان الکتریکی قوی بهبود می‌یابد.
اثر پیزوالکتریک توانایی برخی مواد برای تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی و تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی است. این اثر را برادران کوری، “پیر و ژاک کوری” در دهه ۱۸۸۰ کشف کردند. موادی که این پدیده را از خود بروز می‌دهند، مواد پیزوالکتریک نامیده می‌شوند. اثر پیزوالکتریک در انواع بسیاری از مواد از جمله تک بلورها، سرامیک‌ها، بسپارها و مواد مرکب دیده می‌شود. تولید اختلاف پتانسیل الکتریکی در برخی بلورهای نارسانا مثل کوارتز تحت کشش یا فشار معکوس هم‌اند و هرچه میزان فشار یا کشش بیشتر باشد، اختلاف پتانسیل تولید شده بیشتر است. اثر پیزوالکتریک معکوس به معنی تغییر شکل آنها بر اثر اعمال اختلاف پتانسیل الکتریکی است. اگر دو وجه روبرویی در هر یک از این بلورها را به اختلاف پتانسیل متناوب الکتریکی وصل کنیم، تغییر شکل متناوبی در آن رخ می‌دهد و به ارتعاش در می‌آید.
محققان آرایش جهت قطبش جدیدی را برای مواد پیزوالکتریک پیشنهاد کردند که به منظور افزایش توان خروجی چنین مواد پیشرفته ای طراحی شده است تا در هنگام قرار گرفتن در معرض فشار، انرژی مکانیکی و انرژی الکتریکی را با نرخ بهره وری بالایی به یکدیگر تبدیل کنند. از مواد پیزوالکتریک می توان در شرایط مختلف استفاده کرد. به عنوان مثال، اگر به عنوان کاشی های کف نصب شوند، می توانند به تولید برق از راه رفتن منجر شود و این کارکرد در مورد کف جاده ها و وسایل نقلیه نیز وجود دارد، جایی که می توان از انرژی حاصل برای تأمین انرژی چراغ های خیابان و چراغ ها و تابلوهای راهنمایی استفاده کرد.
اگر از این مواد در یک مکان شلوغ استفاده شود، می تواند برای وسایل حتی بزرگتر نیز انرژی کافی تولید کند. اگرچه این به نظر عملی انقلابی می رسد، اما واقعیت ناراحت کننده این است که انرژی تولید شده از این مواد تاکنون بسیار کم بود و کاربردهای واقعی آنها را به استفاده در تجهیزات کم انرژی محدود می کرد.
پیشرفت های قابل توجهی که از طریق این تکنیک جدید امکان پذیر است، دریچه ای را برای توسعه طرح های پیزوالکتریک در دنیای واقعی باز می کند که از نظر تئوری قادر به تامین انرژی حمل و نقل شهری در مقیاس جهانی است.
پیشنهاد مطالعه: برای مطالعه بیشتر مطلب «پوست های الکترونیکی از نور خورشید انرژی می گیرند» را بخوانید.
همچنین بخوانید:
نیروگاه خورشیدی فضایی : منبع تولید انرژی آینده
ورود به قدرتمندترین چرخه خورشیدی
کاغذ برقی : تولید کاغذی که می تواند برق ذخیره کند
پوست های الکترونیکی از نور خورشید انرژی می گیرند
با مجله دانستنی دلتا همراه باشید
ابداع یخچال بدون برق و بدون یخ
یک شرکت آمریکایی، نوعی یخچال قابل حمل ارائه داده است که برای کار کردن، نیازی به برق ندارد.
یکی از مشکلات حمل مواد غذایی در سفر، نداشتن تجهیزات مناسب برای خنک نگه داشتن آنهاست زیرا نگه داشتن مواد غذایی برای زمان طولانی، به یخچال نیاز دارد و یخچالها نیز با نیروی الکتریسیته کار می‌کنند. به علاوه، مواد شیمیایی که از یخچالها منتشر می‌شوند، برای جو مضر هستند؛ در نتیجه استفاده از یخچال در طبیعت، با محیط زیست سازگار نیست. در ادامه این مطلب از مجله دلتا درباره این یخچال بدون برق و بدون یخ بخوانید.
شرکت “فنیک”(Fenik)، یک روش جدید و طبیعی برای نگهداری از مواد غذایی ارائه داده است. این شرکت، نوعی یخچال بدون برق کوچک و قابل حمل ابداع کرده که می‌تواند مواد غذایی را بدون استفاده از الکتریسیته، خنک نگه دارد. هدف از ابداع این یخچال، ارائه یک روش کم‌هزینه برای حفظ میوه‌ها و سبزیجات در مناطق دورافتاده است.
برخلاف یخچال‌های دیگر که به تجهیزات الکتریکی مانند پنکه، کمپرسور هوا و پنل‌های خورشیدی نیاز دارند، این یخچال بدون برق موسوم به “یوما ۶۰ ال”(Yuma 60L) می‌تواند مواد غذایی را تنها با استفاده از آب، خنک کند.
یکی از نکات قابل توجه در مورد یوما ۶۰ ال این است که سبزیجات، به شرایطی گرم‌تر از یخچال‌های معمولی تمایل دارند. این یخچالها دمایی بین ۱۲ تا ۱۸ درجه فراهم می‌کند و با نگهداری سبزیجات در رطوبت داخلی بالا، عمر مفید آنها را افزایش می‌دهد. این یخچالها ، همیشه قابل تنظیم هستند و نیازی نیست که کاربر، نگران خرید یخ یا اتصال یخچال به پریز برق باشد.
علاوه بر مزایای گفته شده، این یخچال، یک ابزار دوستدار محیط زیست محسوب می‌شود زیرا به نیروی الکتریسیته نیازی ندارند و مواد شیمیایی مضر را در طبیعت منتشر نمی‌کنند. تنظیم و استفاده از یوما، تنها چند ثانیه زمان می‌برد و انتقال آن، بسیار ساده است.
بیشتر بخوانید: یک تریلیونیوم یک میلیاردیوم ثانیه طول زمانی است که دانشمندان موفق شدند به عنوان کوتاه ترین زمان ثبت شده تا کنون اندازه‌گیری کنند و برابر با زمان گذر یک ذره‌ی نور (فوتون) از میان مولکول هیدروژن (H2) است. مطلب «رکورد اندازه‌گیری کوتاه ترین زمان» را بخوانید.