Биоцемент с гидрогелем

01.05.2025

Вдохновившись микроструктурой стеблей растений, команда под руководством профессора Чжоу Яна из Юго-Восточного университета Китая разработала биоцемент, сочетающий в себе обычную цементную основу и слои гидрогеля. Этот инновационный подход позволил инженерам создать композит, в котором чередующиеся слои действуют как ускоренные каналы для движения ионов. Именно такое строение резко усилило термоэлектрический эффект, ранее слишком слабый для практического использования.

Необычные характеристики нового материала выражаются в рекордном коэффициенте Зеебека, равном -40,5 мВ/К. Это примерно в десять раз выше, чем у всех известных цементных термоэлектрических аналогов. Кроме того, материал демонстрирует показатель добротности ZT в 6,6^10-3 - результат, в шесть раз превышающий прежние разработки в данной области. Эти цифры открывают возможность использовать цемент не только как основу зданий, но и как активный элемент энергетической системы.

Суть термоэлектрического эффекта в цементе кроется в движении ионов под воздействием температурного градиента. Однако плотная цементная структура всегда препятствовала свободному движению ионов, особенно гидроксидов и кальция. Исследователи решили эту проблему, применив принцип межфазной селективной иммобилизации - целенаправленного взаимодействия ионов с различными слоями материала, обеспечив высокую мобильность одним и устойчивость другим.

Не менее важной особенностью инновационного цемента является его способность не только генерировать, но и накапливать энергию. Это свойство делает материал особенно ценным в контексте автономной работы интеллектуальных элементов городской среды. Например, тротуары могли бы питать уличные фонари, а мосты - передавать данные о собственном состоянии без внешних источников питания. Даже стены зданий могли бы покрывать часть внутренних энергетических потребностей.

Материал не теряет и своих базовых качеств: он сохраняет прочность и надежность традиционного цемента, а значит, может быть интегрирован в существующую строительную индустрию без необходимости кардинальной перестройки производственных процессов. Такая двойная функциональность - структурная стабильность и энергетическая активность - ставит новый композит в ряд потенциальных основ умной архитектуры.

Благодаря биомиметической архитектуре и продуманному взаимодействию между слоями, разработка профессора Чжоу Яна может стать основой для новых термоэлектрических систем, способных эффективно использовать даже малые температурные перепады. Это особенно актуально в условиях городов, где такие перепады неизбежны и повсеместны.

<< Назад: Вода на Земле не имеет космического происхождения 01.05.2025

>> Вперед: Развечание мифа о неизбежности неравенства 30.04.2025

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Наушники Neurable One с мониторингом концентрации и усталости мозга 10.10.2026

Современные наушники постепенно превращаются из обычного аудиоустройства в персональный электронный помощник. Они уже умеют подавлять окружающий шум, анализировать качество звука и отслеживать некоторые параметры физического состояния человека. Американская компания Neurable пошла еще дальше и предложила использовать наушники для оценки активности мозга, чтобы определить, насколько человек сосредоточен, испытывает умственное напряжение или начинает уставать. Новая модель получила название Neurable One и оснащена 12 датчиками, способными регистрировать электрическую активность мозга. В основе технологии лежит электроэнцефалография, или EEG, применяемая для фиксации электрических сигналов, возникающих при работе нервной системы. Датчики размещены во внутренних накладках наушников и начинают получать информацию сразу после того, как пользователь надевает устройство. Затем специальное приложение анализирует полученные данные и оценивает текущее состояние человека. Разработчики предус ...>>

Климатический кризис меняет питание детей и влияет на их здоровье 09.10.2026

Когда говорят о влиянии климатических изменений на здоровье человека, чаще всего вспоминают экстремальную жару, наводнения, засухи или лесные пожары. Однако последствия глобального потепления могут проявляться гораздо менее заметно. Один из таких механизмов связан с продовольствием: изменения климата способны влиять на урожайность, стоимость продуктов и их доступность, а через это - на качество питания детей. Особое значение эта проблема приобретает в первые годы жизни. Дети в возрасте до пяти лет особенно чувствительны к недостатку необходимых питательных веществ, поскольку именно в этот период питание и окружающая среда тесно связаны с ростом организма, развитием и формированием иммунной системы. Если полноценная пища становится менее доступной, последствия могут проявляться не сразу, но отражаться на здоровье ребенка в дальнейшем. Бразильские исследователи попытались определить, где подобные проблемы могут пересекаться с климатическими факторами. Для этого специалисты разработ ...>>

Случайная новость из Архива Дроны против коронавируса 23.02.2020 В Китае на борьбу с коронавирусом вывели дроны. Конечно, борьба в данном случае идет не напрямую с вирусом, просто дроны помогают выполнять определенную работу, связанную с вспышкой болезни. Во-первых, дроны с громкоговорителями летают над улицами, напоминая жителям о необходимости носить маски. И хотя маски предназначены в первую очередь для тех, кто уже заразился, носят их, конечно, все. Второй сценарий использования дронов еще интереснее. Дроны используются на некоторых дорожных пропускных пунктах. В частности, на выезде со скоростной автомагистрали в Шэньчжэне. Дроны летают над дорогой с закрепленной большой табличкой с QR-кодом. Он нужен для того, чтобы, отсканировав его, водители и пассажиры могли зарегистрироваться на определенном государственном сайте и оставить там информацию о своем состоянии здоровья. Дроны в данном случае используются для того, чтобы полицейские меньше контактировали с людьми в машинах.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026