Бактерии превращают цемент в аккумулятор энергии

21.09.2025

Цемент традиционно воспринимается как нечто прочное, неподвижное и лишенное всякой динамики. Однако достижения современной науки позволяют взглянуть на него под другим углом. Группа исследователей показала, что строительные материалы могут не только выдерживать вес и формировать основу зданий, но и накапливать энергию, словно живые организмы.

Необычный проект объединил специалистов из Орхусского университета в Дании и Чунцинского университета транспорта в Китае. Они использовали микроорганизм Shewanella oneidensis, известный своей способностью передавать электроны, и превратили его в основу для создания "живого цемента". Эта бактерия, выступающая в роли биологического проводника, придала привычному строительному материалу совершенно новые функции.

Процесс изготовления включал добавление в цемент сульфата натрия, служившего электролитом, и последующее растворение микроорганизмов в стерильной воде. Полученный раствор формировал гибридный материал, в котором возникала внутренняя сеть для управления электрическими зарядами. Таким образом, цемент обретал свойства аккумулятора, но при этом сохранял прочность, необходимую для строительства.

Испытания показали, что материал устойчив даже при длительных нагрузках. После десяти тысяч циклов использования он сохранял примерно 85% своей емкости. Если же колонии бактерий ослабевали, их можно было "подкормить" питательными веществами, и тогда они восстанавливали до 80% первоначальной мощности. В отличие от традиционных батарей, где потерянную емкость вернуть невозможно, здесь микроорганизмы буквально оживляли материал заново.

Важным преимуществом оказался и экологический аспект. Такой цемент не содержит токсичных металлов, которыми изобилуют современные аккумуляторы, а значит, его использование потенциально менее опасно для окружающей среды. Более того, материал работал в широком диапазоне температур - от минус 15 до плюс 33 градусов Цельсия, что открывает возможности для применения в самых разных климатических зонах, от холодных регионов до жарких мегаполисов.

Ученые уже рисуют картины будущего, где здания не просто потребляют энергию, но и сами становятся ее накопителями. Стены или мостовые конструкции могли бы интегрироваться в городскую энергосистему, а комната из такого цемента способна хранить до десяти киловатт-часов энергии, чего хватило бы для обеспечения работы серверной в течение суток.

Тем не менее до практического внедрения еще далеко. Высокая щелочность цемента неблагоприятна для бактерий, а эффективность Shewanella oneidensis зависит от условий внешней среды. Исследователи ищут пути решения - модифицируют штаммы микроорганизмов и экспериментируют с пористостью материала, чтобы обеспечить им оптимальное питание и стабильную активность.

Таким образом, "живой цемент" стал ярким примером того, как биология и инженерия могут объединяться ради создания новых материалов. В будущем можно представить себе дома, которые не только защищают человека от непогоды, но и снабжают его энергией, превращая архитектуру в часть живой энергетической сети.

<< Назад: Суперконденсаторы на основе мятого графена 22.09.2025

>> Вперед: Игровая ретро-консоль Pocket Air Mini 21.09.2025

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 Квантовая телепортация при помощи обычного оборудования 15.12.2020 Исследователи из лаборатории Fermilab в ходе эксперимента смогли обеспечить мгновенную передачу квантового состояния по оптическим сетям. Дистанция при этом составила 44 км. Квантовая телепортация (передача квантового состояния на расстояние при помощи разъединенной в пространстве запутанной пары и классического канала связи, при которой состояние разрушается в точке отправления при проведении измерения и воссоздается в точке приема) осуществляется методом разнесения на определенное расстояние так называемых запутанных кубитов (когда на кубиты наложена ненаблюдаемая связь, выражающаяся в том, что при всяком изменении над одним из нескольких кубитов остальные меняются согласованно с ним). В ходе испытаний в Fermilab использовали обыкновенные однофотонные датчики, оптические сети и новое лабораторное оборудование. Передать квантовый кубит к связанному с ним и удаленному на 44 км другому кубиту удалось с точностью в 90%, что считается весьма хорошим показателем. В будущем ученые собираются увеличить дистанцию. Если им это удастся, то в перспективе квантовые вычисления можно будет организовать по типу кластерных, однако без преграды в виде ограничений пропускной способности сети. "Мы очень довольны результатами. Это большое достижение на пути к созданию технологии, которая изменит наши представления о глобальных коммуникациях", - прокомментировал Панайотис Спенцурис, руководитель программы квантовой науки Fermilab.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026