انقلابی جدید در انرژی خورشیدی

فیزیکدانان خواص جدید رادیکال را در یک نانو‌مواد کشف کرده‌اند.

به گزارش ایسنا،این کشف جدید امکانات جدیدی را برای سلول‌های ترموفوتوولتاتیک بسیار کارآمد فراهم می‌کند که می‌تواند حرارت را گرفته و آن را به برق تبدیل کند.

یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه ملی استرالیا و دانشگاه برکلی کالیفرنیا یک ماده جدید مصنوعی و یا فراماده را کشف کردند که در هنگام حرارت دیدن به طرز غیر معمولی می‌درخشد.

این یافته‌ها می‌تواند یک انقلاب در توسعه سلول‌هایی باشد که می‌توانند حرارت تابیده شده را به برق تبدیل کنند.

دکتر سرگئی کروک از مدرسه تحقیقاتی فیزیک و مهندسی اظهار کرد: سلول‌های ترموفوتوولتاتیک نیروی بالقوه آن را دارند تا بسیار کارآمد‌تر از سلول‌های خورشیدی باشند.

این فراماده جدید بر موانع مختلف غلبه کرده و می‌تواند به رمزگشایی از نیروی بالقوه سلولهای ترموفوتوولتاتیک بپردازد.

سلول‌های ترموفوتوولتاتیک بیش از دو برابر کارآمدتر از سلول‌های خورشیدی معمولی هستند. آنها به نور مستقیم خورشید برای تولید برق نیاز نداشته و در عوض می‌توانند حرارت را به شکل اشعه مادون قرمز از محیط اطراف خود جذب کنند.

فرا ماده این تیم تحقیقاتی، از ساختارهای نانومقیاس کوچک طلا و فلورید منیزیم تشکیل شده که گرما را در جهت‌های خاص می‌تاباند.

در مقایسه با مواد استاندارد که حرارت خود را در تمام جهات در یک طیف گسترده‌ای از طول موج مادون قرمز منتشر می کنند، هندسه این فرا ماده همچنین می‌تواند طوری بهینه‌سازی شود که تابش را در محدوده طیفی خاصی بیرون دهد. این امر باعث می‌شود که این ماده جدید برای استفاده به عنوان یک ساتع کننده همراه با یک سلول ترموفوتوولتاتیک مناسب باشد.

این پروژه در زمان کشف خواص شگفت‌آور این فرا ماده جدید توسط دکتر کروک آغاز شد. سپس تیم تحقیقاتی دانشگاه ملی استرالیا با دانشمندان دانشگاه برکلی کالیفرنیا که تخصص منحصر به فردی در ساخت این مواد داشتند آغاز به کار کرد.

دکتر کروک گفت: تیم دانشگاه برکلی برای ساخت این مواد از امکانات فناورانه استفاده کردند.

اندازه یک بلوک ساختمانی منحصر به فرد از این فرا ماده آنقدر کوچک است که می‌توان بیش از 12000 عدد از آن را یک تار موی انسان جای داد.

این پژوهش در مجله Nature Communications منتشر شده است.

سیاه‌ترین ماده زمین سیاه‌تر شد

ماده " Vantablack" که در سال 2010 توسط شرکت نانوسیستم‌های Surrey به عنوان تیره‌ترین، سیاه‌ترین و خنثی‌ترین ماده بر روی زمین اختراع شده بود، اکنون تیره‌تر شده است.

به گزارش ایسنا، این ماده در آن زمان قادر به جذب 99.96 درصد نور بود. اکنون این شرکت اعلام کرده که ماده مذکور را تیره‌تر ساخته و حتی طیف‌سنج‌ها نیز قادر به سنجش آن نیست.

این ماده با پرورش جنگلی از نانولوله‌های کربنی بر روی سطوح مبتنی بر آلومینیوم ساخته شده است. تا پیش از ظهور Vantablack، سایر تلاش‌ها برای ساخت مواد ابرسیاه نیازمند فرآیندهای پرهزینه و با دمای بسیار بالا بود اما شرکت نانوسیستم‌های سوری توانست آن را با دمای پائین تولید کند.

این مواد دارای کاربری‌های سودمند در زمانهایی است که نور مزاحم می‌تواند ایجاد مشکل کند؛ برای مثال درون تلسکوپی که برای مشاهده ستارگان کم‌نور طراحی شده، پوششی از Vantablack می‌تواند نور مزاحم را حذف کرده و تصویربرداری از ستارگان دوردست را ساده‌تر کند.

حذف نور مزاحم همچنین می‌تواند سیستم‌های طرح‌ریزی لیزر و فناوری انرژی خورشیدی را ارتقا بخشد. همچنین این ماده در حوزه هنر نیز مورد استفاده قرار گرفته و آنیش کاپور، مجسمه‌ساز مشهور حق انحصاری استفاده از این ماده را در هنر خریداری کرده است. 

قلمی ضدعفونی‌کننده برای گندزدایی میوه و سبزیجات

دستاوردی متفاوت از محققان ایرانی:

با این قلم روی آلودگی سبزی و میوه ها خط بکشید

سیناپرس: شرکتی دانش بنیان در شهرک علمی و تحقیقاتی اصفهان موفق به ساخت قلم ضدعفونی‌کننده برای گندزدایی میوه و سبزیجات شد.

سعید سامانی مجد،مدیر عامل شرکت دانش بنیان بهین آب زنده رود دراین خصوص گفت : ایده ساخت قلم از جایی شروع شد که در جنوب اصفهان وشهرستان های استان از طریق گزارش های مردمی نوعی بیماری گوارشی گزارش شد، بعداز این شایعات بود که مرکز بهداشت و دانشگاه علوم پزشکی اعلام کرد  منبع این آلودگی ضدعفونی نکردن سبزی و میوه هاست که باعث بیماری شده و باید در شستشوی سبزی و میوه از روش های معمول استفاده شود.

وی افزود: دراین شرایط با توجه به فعالیت های گذشته ما در خصوص گند زدایی استخرها و آب آشامیدنی طرحی را ارائه دادیم که طی فرآیندی می توانست سبزی و میوه های آلوده را ضدعفونی کند.

سامانی تصریح کرد: قلم ضد‌عفونی بکو فناوری دانش‌بنیان جدیدی است که با استفاده از دانش الکتروشیمی و متالورژی، توانایی تولید محلول ضدعفونی کننده‌ای را با استفاده از الکترولیز محلول نمک‌طعام دارد. این محلول حاوی مقادیری کلر فعال به شکل هیپوکلریت سدیم و اکسیدانهایی از جمله ازن، آب‌اکسیژنه و دی‌اکسید‌کلر است که قدرت گندزدایی بسیار بالایی دارد.

 سامانی تاکید کرد: طبق آزمایشهای انجام شده با ضدعفونی توسط این فرآیند نه تنها آلودگی به طور کامل از بین می رود بلکه عمر میوه و سبزیجات تا دوبرابر افزایش می یابد؛ چرا که باکتری هایی که ایجاد  فساد می کنند از این طریق در مواد ازبین میروند و فساد دیرتر اتفاق می افتد.

وی افزود : امروزه در دنیا کاربردهای متنوعی برای این محلول عنوان شده که از جمله آنها می توان به ضدعفونی مواد خوراکی مانند سبزی­ها و میوه ­ها­، ضدعفونی وسایل و فضاهایی همانند یخچال، فریزر، سینک ظرفشویی و دستشویی، سرویس‌های بهداشتی، حمام، وان، البسه، ظروف آشپزخانه اشاره کرد.

سامانی گفت: این محصول تایید و تجاری سازی شده است و به صورت سفارشی به فروش می رسد .

ساخت باتری جدید توسط هندیها با قابلیت خودشارژی از خورشید

ساخت باتری ویژه‌ای که انرژی خود را تامین می‌کند (از رایورز)

رایورز - مخترعان موفق به ساخت یک باتری منحصر به فرد شده‌اند که بر اساس استفاده از نور کارکرده و می‌تواند انرژی مورد نیاز خود را نیز تامین کند.

به گزارش رایورز از وب‌سایت خبری engadget، دانشمندان برای مدت‌های طولانی به دنبال یافتن راهکاری برای رفع مشکل باتری‌ها هستند و در این میان استفاده از سلول‌های خورشیدی نیز برای این کار مفید نبوده است زیرا این سلول‌ها تنها قابلیت جذب نیروی ساطع شده از خورشید را دارند و امکان ذخیره‌سازی آن در آن‌ها وجود ندارد.

به همین دلیل نیز ذخیره انرژی به دست آمده مجددا به باتری‌هایی سپرده می‌شود که از نظر فناوری به عنوان نقطه ضعف تمامی دستگاه‌های امروزی محسوب می‌شوند، البته تنها مشکل در این میان را نمی‌توان عملکرد ضعیف باتری در نگه داشتن و ارائه انرژی دانست و باتری‌های لیتیومی در خود مواد شیمایی بسیار خطرناکی دارند که استفاده از آنها را دشوار ساخته است ولی به نظر می‌رسد که سرانجام دانشمندان هندی به راه حلی برای این موضوع دست پیدا کرده‌اند.

یک تیم از دانشمندان شبه قاره هند با استفاده از روشی مدرن موفق به ساخت یک باتری ویژه شده‌اند که هم توانایی جذب نیرو از خورشید را داشته و هم می‌تواند این نیرو را درون خود ذخیره کرده و حتی برای خود بازیابی و تولید مجدد کند.

این باتری از ساختار مایعی از جنس نیترات تیتانیوم به عنوان آنود استفاده کرده است که موجب می‌شود که این ماده در این باتری سیال باشد. به این ترتیب این باتری می‌تواند در حین ارائه نیرو به دستگاه‌های خارجی، انرژی مورد نیاز خود را نیز مجددا تامین کرده و آن را ذخیره نماید.

البته این باتری هنوز به مرحله نهایی از طراحی نرسیده است و در حال حاضر تنها می‌تواند یک فن برقی یا یک لامپ ال‌ای‌دی را برای مدت زمانی نزدیک به سی ثانیه فعال نگاه دارد ولی نوع رویکرد فناوری آن‌ می‌تواند آینده باتری‌های جهان را رقم بزند.

تولید ماده فوق سیاه از لوله نانو کربنی در ناسا

تولید ماده فوق سیاه در ناسا

سیناپرس: مهندسان ناسا نوعی ماده بسیار سیاه را تولید کرده‌اند که نور را در محدوده‌ طیفی وسیعی با چند طول موج جذب می‌کند.

این ماده به طور میانگین بیشتر از 99 درصد نورهای طیف ماوراء بنفش، مرئی، مادون قرمز و کمتر از مادون قرمز را همزمان جذب می‌کند که این مساله یک موفقیت بسیار مهم است و نوید بخش باز شدن مرزهای جدیدی به فناوری فضایی است.
مهندسان ناسا در مرکز پژوهشی فضایی گادارد این ماده را تولید کرده‌اند. ساختار آزمایش‌های انعکاسی نشان داده اند که ظرفیت جذب ماده تا حد بسیاری زیادی نسبت به گذشته افزایش یافته است. هر چند در گذشته، محققان دیگری سطوح جذب تقریبا کاملی را به ویژه در طیف‌های ماوراء بنفش و مرئی نشان داده‌اند اما این ماده محدوده طول موج وسیعی از ماوراء بنفش تا کمتر از مادون قرمز را جذب می‌کند و تولیدکنندگان ادعا کرده‌اند که تا کنون کسی به این قابلیت دست نیافته است.
در اشکال منتشر شده ناسا نمایی از ساختار درونی یک پوشش لوله نانو کربنی نشان داده شده است که تا حدود 99 درصد نورهای ماوراء بنفش، مرئی، مادون قرمز و کمتر از مادون قرمز را که با آن برخورد می‌کند، را جذب می‌کند.
لوله‌های ریز توخالی ساخته شده از کربن خالص حدود 10000 برابر نازکتر از هر تار موی انسان است. آنها به صورت عمودی در کنار هم مانند کرک سطح مواد مختلف را می پوشانند. تیم تحقیقاتی، لوله های نانو را بر روی موادی که عموما در تجهیزات فضایی مورد استفاده قرار می‌گیرند از قبیل سیلیکون، نیترات سیلیکون، تیتانیوم، و فولاد ضد زنگ رشد داده‌اند.
برای رشد لوله های نانو کربنی، متخصصان یک لایه کاتالیزور از آهن روی لایه زیرین سیلیکون، تیتانیوم، و دیگر مواد به کار بردند.
سپس مواد را تا حدود 1382 درجه فارنهایت گرما داده و در حین گرما دادن، مواد را در گاز حاوی کربن غلتاندند. آزمایش‌ها نشان می‌دهند که این مواد در کاربردهای مختلف فضایی که برای اکتشافات علمی، مشاهدات باید در چندین محدوده طول موج انجام شود، کاربرد دارند.
یک نمونه از این کاربردها جلوگیری از انحراف نور است. شکاف های ریز بین لوله‌ها، نورهای پس زمینه را جمع آوری و به دام می‌اندازند تا از انعکاس و تداخل آنها با نور اصلی جلوگیری شود. از آنجا که تنها بخش بسیار کوچکی از نور بازتابش‌ می‌شود چشم انسان و آشکارسازهای حساس، مواد را سیاه می بینند. محققان دریافتند که این ماده 99.5 درصد از نور ماوراء بنفش و مرئی را جذب می‌کند که تا 98 درصد جذب در طول ‌موج‌های بلندتر و کمتر از مادون قرمز می‌رسد و ادعا شده است که این ماده از 10 تا 100 برابر، بسته به محدوده طول موج، بیشتر جذب می کند.
استفاده از این فناوری در آشکارسازها به دانشمندان اجازه می‌دهد اندازه‌گیری‌های مشکل از اجسام بسیار دور در جهان را که نمی‌توان در نور مرئی مشاهده کرد یا در نواحی بسیار نورانی هستند، انجام دهند. این فناوری برای مطالعه اقیانوس‌ها و جو نیز برای دانشمندان سودآور است.
بیشتر از 90 درصد نورهای دریافتی در تجهیزات مشاهده زمینی از اتمسفر می‌آید، و بازیابی این سیگنال‌های ضعیف شده کار بسیار مشکلی است. سازندگان تجهیزات در حال حاضر از رنگ های سیاه برای جلوگیری از انحراف نور از سطوح استفاده می‌کنند.
با این حال رنگ‌های سیاه تنها 90 درصد نورهای برخورد کننده با سطح را جذب می‌کنند. از طرفی رنگ‌های سیاه هنگامی که در معرض دماهای پایین قرار گیرند دیگر سیاه باقی نمی‌مانند. بنابراین در برخی کاربردها نمی‌توانند کارایی داشته باشند، از جمله کاربردهایی نظیر مشاهده اجسام در فواصل بسیار دور، که در آنها گرما مانع مشاهده و جمع آوری نورهای مطلوب می شود.
پوشش جدید می‌تواند این ضعف ها را جبران کند. مواد سیاه همچنین عملکرد مهم دیگری نیز بر وسایل فضانوردی، به ویژه وسایل حساس به نورهای پایین‌تر از مادون قرمز دارند. هرچه مواد سیاه تر باشند، گرمای بیشتری از آنها منتشر می‌شود.
بنابراین مواد فوق سیاه، مانند پوشش نانو لوله کربنی می‌توانند در وسایل جذب گرما از تجهیزات فضاپیماها و انتشار آنها در فضا مورد استفاده قرار گیرند. به این ترتیب با کاهش دمای این تجهیزات کارایی آنها بالا می‌رود. برای جلوگیری از دست دادن خواص تشعشعی و جذب رنگ‌های سیاه در طول موج‌های بلند، طراحان تجهیزات در حال حاضر از اپوکسی و فلزات رسانا در تهیه پوشش استفاده می‌کنند که باعث افزایش وزن می‌شود.
اما پوشش نانو لوله کربنی سبک است و بدون افزودنی سیاه باقی می‌ماند و در جذب نور و دفع گرما موثرتر است.