Вокруг Науки Техники

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

Цитата

 

Создан синтетический каучук, обладающий всеми главными свойствами настоящего

Исследователи из Японии разработали синтетический каучук, который обладает той же прочностью при растяжении, что и натуральный. Это имеет большое значение для мировой резиновой промышленности и позволяет снизить зависимость от этого важного природного материала.

Натуральный каучук применяют при производстве шин и других деталей автомобилей, напольных покрытий, одежды, клея, антивибрационных прокладок и креплений, ластиков, резиновых лодок, воздуховодов, шлангов, звукопоглощающих материалы и многого другого — всего он используется более чем в 40 000 коммерческих продуктов. Источник натурального каучука — растения, в основном — бразильское каучуковое дерево Hevea brasilensis.

Резина обладает такими привлекательными свойствами, как упругость, эффективное рассеивание тепла, эластичность, ударопрочность, превосходная электроизоляция и стойкость к истиранию. Синтетические каучуки, несмотря на то, что они их активно исследовали в последние десятилетия, пока не могут легко имитировать характеристики натурального.

Однако, несмотря на свою полезность, добыча и переработка натурального каучука наносят огромный ущерб окружающей среде. Каучуковые плантации являются серьезной причиной обезлесения. Кроме того, отсутствие биоразнообразия ресурсов приводит к ненадежности поставок из-за таких факторов, как сокращение посевных площадей и потенциальный неурожай. Сокращение зависимости от натурального каучука является ключевым направлением для исследователей.

С начала девятнадцатого века структура натурального каучука изучалась и анализировалась многими исследователями. Ранние работы были сосредоточены на первичной структуре натурального каучука. Более поздние исследования показали, что каучук представляет собой нанокомпозит. Его основным компонентом является цис -1,4-полиизопропен с второстепенными некаучуковыми компонентами, такими как белки и липиды. Исследования показали, что вулканизация натурального каучука включает роль некаучуковых компонентов посредством взаимодействия между белками и ионами цинка.

Реакции и расслоение фаз при биосинтезе вызывают образование в натуральном каучуке нанофазно-разделенной структуры. Структура состоит из частиц натурального каучука диаметром около 1 мкм и матрицы некаучуковых компонентов толщиной в несколько десятков нанометров.

Группа ученых из ACS Applied Polymer Materials разработала синтетический каучук, идентичный натуральному. Процесс синтеза был вдохновлен биосинтезом натурального каучука и процессом, который формирует то, что исследователи назвали «островно-наноматричной структурой». В своих исследованиях авторы химически прикрепили наночастицы к частицам синтетического каучука размером ~ 1 мкм, диспергированным в воде. За этим процессом следовали стадии коагуляции и сушки. Авторы отдавали предпочтение органическим наночастицам из-за органической природы белков. Прививочная полимеризация при низких температурах подходящего мономера, являющегося предшественником полимера, обладающего относительно высокой температурой стеклования, на частицах каучука способствовала прикреплению органических наночастиц.

В качестве источника исследователи использовали синтетический цис -1,4-полиизопрен, который содержал не менее 98,5% цис -1,1-изопрена. Материал готовили методом полимеризации в растворе. Синтетический материал растворяли в летучих веществах с последующим эмульгированием с водой и этапами выпаривания растворителя для создания синтетического латекса. Исследователи стабилизировали латекс, покрыв частицы цис -1,4-полиизопрена канифолью с последующей заменой додецилсульфатом натрия непосредственно перед привитой сополимеризацией стирола.

Конверсия стирола при привитой сополимеризации при комнатной температуре оказалась недостаточной — всего 15% — лишь незначительно увеличиваясь при росте концентрации инициатора. Присутствие канифоли ингибировало привитую полимеризацию. Повышение температуры инкубации до 90 градусов по Цельсию решило эту проблему.

Для визуализации наноструктуры приготовленного синтетического каучука была использована ТЭМ, которая показала, что это та же островково-наноматричная структура натурального каучука. Анализ напряжения-деформации показал, что когда синтетический каучук содержит эту структуру, механические свойства материала идентичны свойствам натурального каучука.

Кроме того, результаты исследования показали, что оптимальное время вулканизации для этого синтетического каучука было таким же, как и для его натурального аналога. В целом результаты этих исследований свидетельствуют о синтезе синтетического каучука, который решает традиционные проблемы, связанные с его производством.

 

 

[Flanger]

Цитата

 

Обнаружен новый многообещающий электролит для твердотельных литий-ионных аккумуляторов

Твердотельные литий-ионные батареи, состоящие из полностью твердых компонентов, становятся все более привлекательными для ученых, поскольку они предлагают заманчивое сочетание более высокой безопасности и повышенной плотности энерги.

Исследователи из Университета Ватерлоо (Канада) обнаружили новый твердый электролит, который предлагает несколько важных преимуществ.

Этот электролит, состоящий из лития, скандия, индия и хлора, хорошо проводит ионы лития, но плохо проводит электроны. Эта комбинация необходима для создания полностью твердотельной батареи, которая работает без существенной потери емкости в течение более ста циклов при высоком напряжении (выше 4 вольт) и тысяч циклов при промежуточном напряжении. Хлоридная природа электролита является ключом к его стабильности при рабочих условиях выше 4 вольт, что означает, что он подходит для типичных катодных материалов, которые составляют основу современных литий-ионных элементов.

«Главная привлекательность твердотельного электролита заключается в том, что он не может загореться и позволяет эффективно размещать его в аккумуляторной ячейке. Мы были рады продемонстрировать стабильную работу при высоком напряжении», — рассказала Линда Назар, заслуженный профессор химии Университета Ватерлоо.

Текущие версии твердотельных электролитов в значительной степени сосредоточены на сульфидах, которые окисляются и разлагаются при напряжении выше 2,5 вольт. Следовательно, они требуют включения изолирующего покрытия вокруг материала катода, которое работает при напряжении выше 4 вольт, что ухудшает способность электронов и ионов лития перемещаться из электролита в катод.

«С сульфидными электролитами у вас есть своего рода головоломка — вы хотите изолировать электролит от катода электронным способом, чтобы он не окислялся, но вам все еще требуется электронная проводимость в материале катода», — добавила Назар.

Хотя группа Назар не была первой, кто изобрел хлоридный электролит, решение заменить половину индия на скандий, основанное на их предыдущей работе, оказалось выигрышным с точки зрения более низкой электронной и более высокой ионной проводимости.

«Хлоридные электролиты становятся все более привлекательными, потому что они окисляются только при высоких напряжениях, а некоторые из них химически совместимы с лучшими катодами, которые у нас есть», — отметила ученый.

Один из химических ключей к ионной проводимости лежит в перекрещивающейся трехмерной структуре материала шпинель. Исследователи должны были сбалансировать две конкурирующие между собой задачи — загрузить шпинель как можно большим количеством ионов, несущих заряд, но также оставить участки открытыми для движения ионов.

«Представьте, что вы устраиваете вечеринку — вы хотите, чтобы люди пришли, но не хотите, чтобы их было слишком много», — сказала Назар.

По ее словам, при идеальной ситуации половина мест в структуре шпинели должна была быть занята литием, а другая половина оставалась бы открытой.

 

 

[Flanger]

Производство кислорода листом манго в реальном времени

[Flanger]

В Японии представили робокозла, на котором можно ездить верхом

 

 

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

Процедуру ИКСИ проводят под микроскопом. Для манипуляции с яйцеклеткой и сперматозоидом используют стеклянные микроинструменты — микроиглу и микроприсоску (удерживающий капилляр). Микроинструменты присоединены к микроманипуляторам — устройствам, позволяющим переводить крупные движения рук (через джойстики) в микроскопические движения инструментов. Для ИКСИ врач-эмбриолог старается отобрать наиболее быстрый и морфологически наиболее нормальный сперматозоид. Его обездвиживают ударом микроиглы (перебивают хвост) и засасывают в микроиглу. Затем, удерживая яйцеклетку на микроприсоске, прокалывают оболочку яйцеклетки микроиглой и вводят внутрь неё сперматозоид.

[Flanger]

[Flanger]

Цитата

 

Морской грибок перерабатывает пластик за две недели

Исследовательская группа Института океанологии Китайской академии наук под руководством Сунь Чаомина с 2016 года исследовала более тысячи единиц пластика, собранных в море.

На одном из пластиков была обнаружена колония грибков. Анализ показал, что примерно через четыре месяца воздействие грибка приводило к усадке пластика, изменению его цвета и разрушению на мелкие кусочки.

Ученые создали условия культивирования обнаруженного грибка, которые повлияли на его эффективность. По словам исследователей, в результате формирования оптимальной среды скорость разложения материалов увеличилась: полиуретановые пластмассы перерабатывались в течение двух недель.

«Наши эксперименты показали, что новый вид грибка способен разложить около 95% пластика без вреда для окружающей среды», — заявил Сунь Чаомин.

Человечество до сих пор обращается с отходами крайне небрежно, поэтому около 14 млн метрических тонн пластика попадает в океан. Ранее Хайтек рассказывал, что ученые считают видимые на фотографиях горы пластикового мусора в океане только вершиной айсберга. Большая часть мусора накапливается в огромных количествах в самых глубоких частях океана, например, находится в отложениях на морском дне.

 

 

[Flanger]

Самодельный вертолет

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

Цитата

 

Нашли бактерию, которая получает энергию из метана

Исследователи из Нидерландов нашли бактерию, которая умеет преобразовывать вредные для атмосферы газы в полезную энергию. Эффективность этого метода пока низкая, но ее можно увеличивать в ходе дальнейших экспериментов.

Исследователи объяснили, что выработку электроэнергии с одновременной очисткой окружающей среды от парниковых газов можно достичь с помощью бактерий. В новой публикации микробиологи из Университета Неймегена (Нидерланды) показали, что они могут использовать бактерии, которые потребляют метан и вырабатывают энергию в лабораторных условиях.

Бактерии Candidatus Methanoperedens используют метан для роста и встречаются в пресной воде, например, в канавах и озерах. Эти бактерии в основном процветают в местах, где поверхностные и грунтовые воды загрязнены азотом, поскольку для расщепления метана им требуется нитрат.

Изначально исследователи хотели узнать больше о процессах преобразования, происходящих в микроорганизмах. Кроме того, ученых интересовало, могут ли они использовать микроорганизмы для выработки электроэнергии. «Это может быть очень полезно для энергетического сектора и экологии, — отмечает микробиолог и автор работы Корнелия Вельте. — В биогазовых установках метан производится микроорганизмами, а затем сжигается, что приводит в движение турбину. Менее половины биогаза преобразуется в электроэнергию, и это максимально достижимая мощность. Мы хотим оценить, можем ли мы добиться большего, используя микроорганизмы».

Ранее микробиологи из Неймегена выяснили, что можно вырабатывать электроэнергию с помощью анаммокс-бактерий, которые используют в процессе работы аммоний вместо метана. «Процесс в этих бактериях в основном такой же, — отмечает микробиолог Хелин Уботер. Мы создаем своего рода батарею с двумя источниками питания, где одна из них — биологическая, а другая — химическая. Мы выращиваем бактерии на одном из электродов, на который бактерии отдают электроны, полученные в результате преобразования метана».

Так ученые преобразовали 31% процент метана в электричество, но они хотят увеличить эффективность. «Мы будем продолжать работать над усовершенствованием системы», — отметили исследователи.

 

 

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

Аэроэлектроразведка. Ищут сульфидсодержащие руды - меднопорфировые, золото-серебряные, полиметаллические. Катушка под вертолётом играет роль источника первичных электромагнитных волн и приёмника вторичных. Это как огромный металлодетектор. Чем больше катушка, тем по представлению геофизиков, глубже съёмка (до 150-350 метров).

[Flanger]

[Flanger]

[Flanger]

Эмбриогенез дельфина и человека

[Flanger]

[Flanger]