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キノコと木の床からの電気

01.04.2021

木材は、リグニンマトリックス内のセルロースおよびヘミセルロースポリマーの繊維で構成されています。木材の組成中のセルロースは、非晶質および結晶質である可能性があります。後者の存在により、木材は圧電材料になります。これは、変形の作用で電荷が発生する材料です。セルロース微結晶が圧縮されると、正電荷と負電荷の重心が空間で発散し、微結晶の表面に電荷が発生して静電平衡が維持されます。木材の圧電特性は XNUMX 年代から知られていましたが、木材から電気を生成するための商用材料やデバイスを作成した人は誰もいませんでした。圧電係数が低く、木材の変形性が原因で、これは採算が合わないと考えられていました。

ETH チューリッヒの Ingo Burgert が率いるスイスの科学者は、木材の圧電特性を高めることに成功しました。 Burgert と彼の同僚は長い間、木材の特性を変更し、それに基づいてさまざまな機能材料を得ることができました。たとえば、昨年、彼らはリグニンを溶解し、それを発光量子ドットの溶液で置き換えることにより、バルサ材を発光材料に変えました。木材を優れた圧電体にするには、リグニンも溶かす必要があります。そうすると、木材が緩み、変形しやすくなります。セルロースの骨格を傷つけることなく穏やかに溶解を行うために、バーガートと彼の同僚は、担子菌部門のキノコで木材を処理するという予想外の解決策を提案しました。

科学者たちは、材料の基礎として、密度が 94,8 立方メートルあたり 100 キログラムのバルサの木 (オクロマピラミデール) の軽い木材を再び採用しました。リグニンを溶解するために、4 種類の菌類が使用されました。木材を薄板に切り、12 度の温度で日中乾燥させ、新鮮なきのこ培養液を表面に塗布し、湿度の高い環境に XNUMX ～ XNUMX 週間放置しました。

菌類が吸収するリグニンの量を制御するために、木材サンプルを完全に洗浄し、45 日乾燥させた後、重量を量りました。リグニンの最も速い損失は、菌類霊芝によって提供されました。 Burgert と彼の同僚が考えた最適な処理時間は XNUMX 週間 (主にリグニンによる XNUMX% の重量損失に相当) - 処理が長くなると、木材が緩みすぎて強度が大幅に失われました。フーリエ IR 分光法により、菌類が優先的にリグニンを吸収し、ヘミセルロースのわずかな損失も観察されたことが確認されました。しかし、木材のセルロースフレームは、処理後も実質的に変化していませんでした.これは、IRスペクトルだけでなく、走査型電子顕微鏡の画像でもはっきりと見えました.

リグニンを含まない木材は圧縮性が優れていました。その結果、セルロース結晶子の電荷の重心の変位がより大きな振幅で発生し、圧電効果も増加しました。 15 x 15 x 13,2 mm の処理された木材の立方体は、0,87 ボルトの電圧と 13,3 ナノアンペアの電流を生成しました。これは、同じ条件下で未加工の木材の XNUMX 倍です。このような立方体を XNUMX 個直列に接続することで、著者らは、発光ダイオードに電力を供給するのに十分な電力を得ました。

著者らは、この新しい材料から、人間の足の重みで発電する床材を作ることを提案しています。このようなコーティングは、高齢者の家に設置され、人が転倒した場合に作動するセンサーによって作動する可能性があります。ダンスやエアロビクスの部屋で圧電性の木製の床を使用するためのよりエキゾチックなアイデアがあります。これまでのところ、バーガートと彼の同僚はバルサ材からのみ圧電材料を得ていることに注意してください - 軽量で多数の細孔があります。将来的には、より密度の高い重いタイプの木材にこの方法を適用する予定です。

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量子もつれのエントロピー則の存在が証明された 09.05.2024

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ミニエアコンソニーレオンポケット5 09.05.2024

夏はリラックスしたり旅行したりするのに最適な時期ですが、多くの場合、暑さが耐え難い苦痛に変わることがあります。ソニーの新製品、Reon Pocket 5 ミニエアコンをご紹介します。ユーザーにとって夏をより快適にすることを約束します。ソニーは、暑い日に体を冷やすユニークなデバイス、Reon Pocket 5 ミニコンディショナーを導入しました。首にかけるだけでいつでもどこでも涼しさを楽しめます。運転モードの自動調整と温度・湿度センサーを搭載したミニエアコンです。革新的なテクノロジーのおかげで、Reon Pocket 5 はユーザーのアクティビティや環境条件に応じて動作を調整します。ユーザーはBluetooth経由で接続された専用モバイルアプリを使用して簡単に温度を調整できます。さらに、ミニコンディショナーを取り付けられる、便利な特別デザインのTシャツとショーツも用意されています。デバイスはああ、 ... >>

スターシップのための宇宙からのエネルギー 08.05.2024

新技術の出現と宇宙計画の発展により、宇宙での太陽エネルギーの生産がより実現可能になってきています。スタートアップ企業のトップである Virtus Solis は、SpaceX の Starship を使用して地球に電力を供給できる軌道上発電所を構築するというビジョンを共有しました。スタートアップ企業のVirtus Solisは、SpaceXのStarshipを利用して軌道上に発電所を建設するという野心的なプロジェクトを発表した。このアイデアは太陽エネルギー生産の分野を大きく変え、より利用しやすく、より安価になる可能性があります。このスタートアップの計画の中核は、Starshipを使って衛星を宇宙に打ち上げるコストを削減することだ。この技術的進歩により、宇宙での太陽エネルギー生産は従来のエネルギー源と比べてより競争力のあるものになると期待されています。 Virtual Solis は、Starship を使用して必要な機器を配送し、軌道上に大型太陽光発電パネルを構築することを計画しています。ただし、重要な課題の 1 つは、 ... >>

強力なバッテリーを作成する新しい方法 08.05.2024

技術の発展とエレクトロニクスの使用拡大に伴い、効率的で安全なエネルギー源を作り出すという問題はますます緊急になっています。クイーンズランド大学の研究者らは、エネルギー産業の状況を変える可能性のある高出力亜鉛ベース電池を開発するための新しいアプローチを発表した。従来の水ベースの充電式電池の主な問題の 1 つは電圧が低いことであり、そのため最新の機器での使用が制限されていました。しかし、科学者によって開発された新しい方法のおかげで、この欠点は見事に克服されました。研究の一環として、科学者たちは特別な有機化合物であるカテコールに注目しました。これは、バッテリーの安定性を向上させ、効率を高めることができる重要なコンポーネントであることが判明しました。このアプローチにより、亜鉛イオン電池の電圧が大幅に向上し、競争力が高まりました。科学者によると、このようなバッテリーにはいくつかの利点があります。彼らはbを持っています ... >>

温かいビールのアルコール度数 07.05.2024

最も一般的なアルコール飲料の 1 つであるビールは、飲む温度によって変化する独自の味を持っています。国際的な科学者チームによる新しい研究で、ビールの温度がアルコールの味の知覚に大きな影響を与えることが判明しました。材料科学者のレイ・ジャン氏が主導したこの研究では、温度が異なるとエタノールと水分子が異なる種類のクラスターを形成し、それがアルコールの味の知覚に影響を与えることが判明した。低温ではより多くのピラミッド状のクラスターが形成され、「エタノール」の辛味が軽減され、飲み物のアルコール感が軽減されます。逆に温度が上がるとクラスターが鎖状になり、アルコール感が強くなります。これは、白酒などの一部のアルコール飲料の味が温度によって変化する理由を説明します。得られたデータは飲料メーカーに新たな可能性をもたらします。 ... >>

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合成DNA構築プログラム 05.10.2013

プログラマーは、Python や Java などの既製のプラットフォームを使用してコードを記述します。これと類推すると、近い将来、化学者は一連のアルゴリズムを使用して、DNA 分子が試験管またはセル内でどのように動作するかを記述する「プログラムを作成」できるようになります。

ワシントン (米国) の研究者チームは、化学反応を制御するネットワークを作成できる化学者向けのプログラミング言語を開発しました。医学では、このようなネットワークは、細胞レベルでの「スマートな」薬物送達または疾患検出器として機能します。

化学者は現在、化学反応方程式を使用して、化学物質の混合物の「挙動」を記述しています。ワシントン大学のエンジニアは、同じ方程式言語を使用しましたが、さらに進んで、特定の特性を持つ分子の動きを制御するプログラムを作成しました。

研究者は、化学システムの抽象的な数学的記述から始めて、DNA を使用して分子を作成し、それが望ましい結果につながりました。科学者たちは、遅かれ早かれ、この技術が化学反応を構築するための普遍的なツールになることを望んでいます。

現在、分子ネットワークの構築は複雑で面倒なプロセスであり、他のシステムを作成するために再利用することはほとんど不可能です。しかし、エンジニアは、科学者にバリエーションの余地を与える基本的な構造を作成することを決意しています. これはプログラミング言語と比較することができます。コンピューターに何を、なぜ行うかについてのコマンドが与えられている場合です。科学者は、人間とコンピューターの間に類似点を描き、人間が特定の方法で機能するように構成されたナノスケール分子の複雑なネットワークであることを思い出させます。今日、科学者は生体システムのように振る舞う合成システムを開発する方法を探しており、合成分子が身体の自然な機能をサポートできることを望んでいます.

そのため、機能によって構造が異なる合成DNA分子を作るシステムを作る必要があります。そして、新しいアプローチはまだ医療分野で使用する準備ができていませんが、将来的には、細胞内で自己集合し始め、「スマート」センサーとして機能する分子を作成します. それらは細胞に埋め込まれ、異常を検出して問題を修正するようにプログラムできます。

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