Графен опресняет воду
11.04.2017
Проблема доступа к воде становится все более острой для Земли - по оценкам ООН, к 2025 году более 14% жителей планеты будут испытывать трудности с доступом к чистой питьевой воде. На сегодняшний день существует несколько десятков методов и технологий опреснения морской воды, часть из которых иногда применяется в промышленных масштабах в богатых арабских странах, страдающих от недостатка пресной воды.
Все эти методики опреснения страдают от двух главных недостатков - эти технологии или слишком дороги и много тратят энергии, или же системы очистки быстро засоряются и приходят в негодность. Все это делает опреснение бессмысленным с экономической точки зрения.
Андрей Гейм, лауреат Нобелевской премии по физике 2010 года, и его коллеги по Манчестерскому университету нашли новое применение для графена - нового материала на базе углерода, созданного Геймом и Константином Новоселовым в 2004 году. Они обнаружили, что графен можно превратить в особое атомное "решето", если учесть то, как ведут себя различные ионы в окружении молекул воды.
Команда Гейма обратила внимание на одно простое свойство воды, которое известно химикам уже более ста лет - способность образовать слабые водородные связи с отрицательно и положительно заряженными ионами. Это "умение" воды объясняет то, почему она хорошо растворяет в себе большую часть солей, сахаров, кислот и других органических и неорганических соединений. Фактически, после растворения соли в воде каждый ее ион оказывается окружен своеобразной "шубой" из молекул воды.
Ионы в такой "шубе", как заметили Гейм и его коллеги, будут заметно больше по размерам, чем сами молекулы воды или нейтрально заряженные атомы. Благодаря этому их можно отсеять от воды, если создать сито, пропускающее молекулы воды, но не пропускающее более крупные ионы. Ионы будут задерживаться им из-за того, что те просто не "влезают" в них, не потеряв часть молекул воды, что невыгодно с энергетической точки зрения с точки зрения законов физики.
Ученые давно пытались приспособить для этих целей "нобелевский углерод", однако проблема заключалась в том, что пленки графена разбухают при попадании в воду и начинают пропускать не только воду, но и ионы магния, натрия и ряда других веществ. Гейм, Найр и их коллеги решили эту проблему, научившись склеивать одиночные полоски из графена таким образом, что они почти не разбухают при контакте с водой, при помощи обычного эпоксидного клея.
В таком виде подобные "графеновые решета" пропускают лишь 2% ионов магния, натрия, калия, лития и других элементов, что фактически превращает их в сверхэффективные опреснители воды, не требующие внешних источников энергии. Пока не понятно, как такие пленки будут реагировать на загрязнение. Физики планируют проверить в ближайшее время.
То, какие ионы и как много их пропускает подобное "сито", зависит от расстояния между пленками, что позволяет использовать их не только для опреснения воды, но и очистки различных образцов от ненужных ионов или молекул. Как надеются ученые, простота изготовления их мембран, их невысокая стоимость и высокая эффективность работы помогут им быстро проникнуть даже в самые бедные уголки Земли и тем самым помочь решить проблему с доступом к воде.
<< Назад: Китай - крупнейший в производитель солнечной энергии 12.04.2017
>> Вперед: Умная детская кроватка от Ford 11.04.2017
Последние новости науки и техники, новинки электроники:
Использование Apple Vision Pro во время операций
16.03.2024
Медицинская команда больницы Кромвеля в Лондоне впервые применила Apple Vision Pro в ходе двух операций на позвоночнике. Это событие подтверждает потенциал гарнитуры в качестве медицинского инструмента, изменяющего подход к хирургической практике.
Хотя сами врачи не использовали Vision Pro, операционная медсестра работала с виртуальной реальностью, используя очки во время подготовки и выполнения процедур. Гарнитура позволила просматривать виртуальные экраны в операционной, выбирать инструменты и следить за ходом операции.
Программное обеспечение, разработанное компанией eXeX, специализирующейся на создании приложений на основе искусственного интеллекта для хирургии, существенно улучшило процесс оказания медицинской помощи пациентам. Использование Apple Vision Pro открывает новые возможности для разработки приложений в сфере здравоохранения, таких как клиническое образование, планирование операций, обучение и медицинская визуализация.
Внедрение Apple Vision Pro в медицинскую пр ...>>
Хранение углерода в Северное море
16.03.2024
Министр энергетики Норвегии Терье Осланд объявил о запуске проекта Longship, нацеленного на создание центрального хранилища углекислого газа в Северном море. Этот амбициозный проект оценивается в $2,6 млрд и направлен на применение технологии CCS (углеродного захвата и хранения) для смягчения воздействия климатических изменений.
Норвегия уже имеет опыт в области CCS благодаря успешным проектам Sleipner и Snohvit, и сейчас стремится увеличить объем углерода, запечатываемого под морским дном. План Longship предусматривает создание мощности по захвату и хранению 1,5 млн. тонн углерода ежегодно в течение 25 лет.
Несмотря на позитивные перспективы, существуют опасения по поводу долгосрочных последствий такого хранения. Однако сторонники проекта утверждают, что морское хранение углерода имеет ряд преимуществ, включая минимальное воздействие на окружающую среду.
Проект Longship осуществляется при участии компаний Equinor, Shell и TotalEnergies через совместное предприятие Northern Li ...>>
Выращены мини-органы из амниотической жидкости человека
15.03.2024
Международная команда ученых под руководством профессора Фань Сюлиня из Университета Чжэцзян разработала уникальный способ выращивания мини-органов из клеток, обнаруженных в амниотической жидкости человека. Этот значительный прорыв в медицине может привести к улучшению диагностики и лечения врожденных заболеваний.
Органоиды, представляющие собой трехмерные клеточные структуры, имитирующие органы в меньшем масштабе, были выращены из клеток легких, почек и тонкого кишечника, найденных в амниотической жидкости. Этот метод открывает новые возможности для изучения различных состояний плода и может стать ключом к ранней диагностике и лечению врожденных дефектов.
Хотя пока не проводились попытки использования этого метода в лечении, ученые надеются, что их исследования в будущем помогут бороться с серьезными врожденными заболеваниями, которые затрагивают миллионы новорожденных ежегодно. Этот прорыв может изменить практику медицинских вмешательств, позволяя диагностировать и лечить врожд ...>>
Морозоустойчивая литий-ионная батарея
15.03.2024
Международная группа ученых под руководством профессора Университета Чжэцзян, Фань Сюлиня, разработала новый вид электролита, позволяющий литий-ионным батареям функционировать при крайне низких температурах. Этот новый прорыв открывает двери для использования батарей даже при -80 °C.
Исследование нового электролита для литий-ионных батарей представляет значительный шаг вперед в области разработки энергоемких и холодоустойчивых батарей. Этот прорыв может иметь далеко идущие последствия для различных отраслей, требующих энергоснабжения в условиях экстремальных температур.
Сюлинь подчеркивает, что такие батареи могут быть применены в различных областях, включая телекоммуникации, транспорт, исследования в Арктике, авиацию и другие.
Ученые создали инновационный электролит, который состоит из редких молекул растворителя, позволяющих достичь характеристик, ранее недоступных для современных электролитов.
Этот электролит обеспечивает быструю зарядку в холодных условиях, позволяя лит ...>>
Разработана новая форма лабораторного мяса
14.03.2024
Ученые Университета Макмастера представили новую форму лабораторного мяса, используя инновационный метод, призванный стать альтернативой традиционным продуктам животного происхождения с высокой степенью подобия в текстуре и вкусе.
Рави Сельваганапати и Алиреза Шахин-Шамсабади из школы биоинженерии Университета разработали метод создания мяса путем формирования тонких листьев культивированных клеток мышц и жира, выращиваемых в лабораторных условиях.
Эти листья живых клеток, сравнимые по толщине с обычной бумагой, сначала выращиваются в пробирках, а затем концентрируются на пластинах для роста, снимаясь и складываясь в стопки. Процесс слияния клеток происходит перед их отмиранием.
Благодаря этой технологии, сборка листьев позволяет формировать куски мяса различной толщины и насыщать их жиром в необходимых пропорциях, что отличает этот метод от других альтернатив.
Ученым удалось создать образец мяса из доступных линий мышиных клеток, а также приготовить его для дегустации. Они ...>>
Случайная новость из Архива Вода из почвы
03.07.2003
Немецкая фирма "Цельтек" предложила гениальный по простоте прибор для выпаривания чистой воды из почвы.
Это большой конус из прозрачного полимера, без дна, но с кольцевой бороздкой по периметру основания (край основания загнут внутрь). Конус ставится на грунт, и лучи солнца выгоняют воду из земли. Вода, испаряясь под конусом, как в парнике, оседает на стенках и стекает в приемную бороздку.
За день так можно даже в пустыне получить до полутора литров чистейшей воды - хотя песок пустыни суше, чем обычная почва, зато там и солнце жарче. Можно поставить конус и в грязную лужу или даже в тихую погоду пустить плавать у берега по морскому мелководью - и получить чистую дистиллированную воду.
Изобретение отмечено премией Всемирного форума по проблемам питьевой воды, проходившего весной в Токио.
|
Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники
All languages of this page
Главная страница | Библиотека | Статьи | Карта сайта | Отзывы о сайте
www.diagram.com.ua
2000-2024