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:

Скука - двигатель перемен 09.03.2026

Современная жизнь редко оставляет человеку время на простое ощущение скуки. С развитием цифровых технологий и постоянным доступом к социальным сетям мы стремимся мгновенно развлекать себя, избегая пауз, когда ум может быть свободен от внешних раздражителей. Между тем, новое исследование показывает, что скука выполняет важную роль в психическом здоровье и может стимулировать личностное развитие. Часто скука воспринимается как негативное состояние, которое хочется немедленно устранить. Однако психологи отмечают, что именно моменты, когда человеку становится по-настоящему скучно, могут побудить к поиску нового хобби, пересмотру жизненных приоритетов или появлению свежих идей. Это состояние открывает пространство для саморефлексии и внутреннего роста. Исследователи из Университета Бата и Тринити-колледжа показали, что привычка уходить в социальные сети в моменты скуки мешает человеку достигать "максимальной скуки". В результате стимулируется лишь поверхностное отвлечение, которое не ...>>

Наушники Soundcore Space 2 09.03.2026

Современные пользователи все чаще ищут универсальные наушники, способные сочетать высокое качество звука, комфорт при длительном ношении и длительное время автономной работы. На выставке MWC 2026 компания Anker представила новую модель полноразмерных беспроводных наушников Soundcore Space 2, которая нацелена как на повседневное использование, так и на путешествия, предлагая обновленный дизайн и расширенные технические возможности по сравнению с предыдущей версией. Новинка получила более плавные линии чаш и легкий корпус весом 261 грамм, что обеспечивает комфорт даже при длительном прослушивании музыки. Для улучшения посадки и удобства производитель использовал мягкую пену с эффектом памяти, а эргономика наушников была протестирована на более чем 2000 профилях головы, что позволило достичь оптимального прилегания для большинства пользователей. Soundcore Space 2 будут доступны в трех цветовых вариантах: кремовый белый (Cream White), угольно-черный (Jet Black) и шалфейно-зеленый (Sa ...>>

Ритм сердца влияет на восприятие и чувства 08.03.2026

Связь между сердцем и мозгом выходит далеко за пределы привычного представления о том, что сердце просто качает кровь. Новые исследования показывают, что сердечный ритм способен прямо влиять на восприятие внешнего мира и на эмоциональное состояние человека, открывая уникальный диалог между физиологией и сознанием. Работа сердца делится на две основные фазы: систолу и диастолу. Во время систолы сердечная мышца сокращается и выталкивает кровь в сосуды, а при диастоле сердце расслабляется, позволяя крови вернуться внутрь. Хотя мозг не управляет каждой конкретной фазой сокращений, он регулирует частоту сердечных сокращений в зависимости от состояния организма: в стрессовой ситуации пульс учащается, а в спокойном состоянии снижается. Однако взаимодействие между сердцем и мозгом двустороннее: мозг реагирует на сигналы от сердца так же, как сердце откликается на команды мозга. Международная группа исследователей проанализировала мозговую активность в зависимости от сердечного цикла. Они ...>>

Молекулы ДНК как новые носители данных 08.03.2026

С ростом объемов цифровой информации ученые ищут новые методы хранения данных, способные сочетать высокую плотность, долговечность и энергоэффективность. Одним из самых перспективных направлений становится использование молекул ДНК - естественного носителя генетической информации, который способен сохранять данные в течение тысяч лет при подходящих условиях. Недавние исследования показывают, что ДНК может стать не только архивом, но и полноценным перезаписываемым носителем информации. Исследователи из Университета Миссури создали систему, позволяющую записывать, стирать и повторно записывать данные в молекулах ДНК. Ранее ДНК использовалась в основном для долговременного архивирования информации, что делало носитель одноразовым. Новый подход превращает молекулярный носитель в полноценный цифровой накопитель с возможностью редактирования содержимого. Принцип работы устройства основан на естественном "языке" ДНК: в отличие от обычных компьютеров, где данные кодируются последовательн ...>>

Получение кислорода из лунного грунта 07.03.2026

Освоение Луны требует решения множества задач, связанных с обеспечением жизнедеятельности и функционированием оборудования в условиях ограниченных ресурсов. Одной из ключевых проблем является доставка кислорода с Земли, что значительно увеличивает стоимость и сложность космических миссий. Новые технологии позволяют получать кислород непосредственно на поверхности Луны, открывая путь к автономным и долговременным экспедициям. В центре исследований NASA находится метод извлечения кислорода из лунного реголита - рыхлого слоя измельченных пород, покрывающего поверхность спутника. Реголит содержит значительное количество окислов, включая окись железа и диоксид кремния, которые являются потенциальным источником кислорода. По оценкам специалистов, до 40% массы реголита приходится на химически связанный кислород. Ключевым элементом технологии является электролиз расплавленного реголита. Процесс предполагает пропускание электрического тока через сильно нагретый материал, что приводит к вы ...>>

Случайная новость из Архива Получение влаги из воздуха без затрат энергии 15.06.2025 Вода - один из важнейших ресурсов на планете, и поиск новых способов ее получения особенно актуален в условиях глобального изменения климата и растущей засухи. Традиционные методы сбора воды из воздуха часто требуют затрат энергии или высокой влажности, что ограничивает их эффективность и применение. Однако группа американских инженеров сделала значительный прорыв, разработав материал, способный извлекать воду из атмосферы без использования дополнительной энергии. Команда исследователей из Пенсильванского университета совместно с учеными из Технического университета Мюнхена представила новый класс наноматериалов, которые используют явление капиллярной конденсации. Этот процесс заключается в том, что водяной пар превращается в жидкость внутри крошечных пор материала, даже при невысокой влажности воздуха. Такое сочетание гидрофильных и гидрофобных элементов внутри наноструктуры позволяет собирать воду там, где традиционные методы оказываются бессильны. В ходе экспериментов ученые исследовали смесь гидрофильных нанопор и гидрофобных полимеров, и их удивил самопроизвольный сбор капель воды на поверхности материала. Дальнейший анализ подтвердил, что уникальное взаимодействие между водолюбивыми и водоотталкивающими компонентами обеспечивает стабильное удержание воды. Примечательно, что в отличие от привычных методов, где требуется либо охлаждение воздуха, либо высокая влажность, новая технология обходится без внешних затрат энергии. Интересным открытием стало то, что увеличение толщины материала напрямую влияет на объем собранной воды. Это свидетельствует о том, что капли формируются внутри пор и затем выходят наружу, а не образуются просто на поверхности. Более того, ученые зафиксировали, что капли воды сохраняются длительное время и не испаряются так быстро, как можно было ожидать исходя из их размеров и формы. Новый наноматериал изготовлен из доступных и относительно недорогих полимеров и наночастиц, что делает его перспективным для массового производства. По словам разработчиков, его можно использовать в пассивных системах добычи воды, особенно в засушливых районах, где доступ к воде крайне ограничен. Помимо этого, материал пригоден для создания "умных" покрытий, способных охлаждать электронику и другие устройства без дополнительных энергозатрат. Это открытие может стать ключевым элементом в решении глобальной проблемы дефицита воды и улучшении энергетической эффективности систем охлаждения. Использование капиллярной конденсации на базе наноматериалов открывает перспективу создания экологически безопасных и экономичных технологий, которые помогут обеспечить водой труднодоступные регионы и снизить нагрузку на природные ресурсы. Разработка американских и немецких ученых демонстрирует, что инновации в области материаловедения способны не только изменить способы добычи воды, но и значительно повысить устойчивость человечества к климатическим вызовам, предлагая практичные и энергоэффективные решения.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026