Науковці з Південно-Східного університету в Китаї розробили новий матеріал на основі цементу, здатний виробляти та зберігати електрику з тепла.

Зазначається, що мова йде про суміш цементу з гідрогелем, яка була розроблена групою науковців під керівництвом професора Чжоу Янга. Вчені надихались шаруватою структурою в середині стебла рослин для створення матеріалу, який перетворюватиме теплову енергію на електричну та зберігатиме її.

Новий матеріал на основі цементу та гідрогелю демонструє коефіцієнт теплової потужності (коефіцієнт Зеєбека) — 40,5 мВ/К та коефіцієнт добротностіпараметр коливальної системи, що визначає ширину резонансу і характеризує, у скільки разів запаси енергії в системі більше, ніж втрати енергії за час зміни фази на 1 радіан. Тобто чим вище добротність коливальної системи, тим менше втрати енергії за кожен період і тим повільніше загасають коливання — 6,6×10⁻². Ці значення у 10 та 6 разів вищі за ті, що були зафіксовані для аналогічних термоелектричних матеріалів на основі цементу. 

Цемент має властивості іонного термоелектричного ефекту, тобто, здатний генерувати електрику. Однак цей ефект переважно слабкий, щоб використати його на практиці. А все через те, що структура цементу занадто щільна, що обмежує швидкість руху іонів.

Для вирішення цієї проблеми науковці створили багатошарову структуру. У цій структурі шари цементу чергуються із шарами гідрогелю полівінілалкоголю. Шари гідрогелю швидко пропускають гідроксид-іони (OH⁻). У той же час ділянки між цементом та гідрогелем спроєктовані таким чином, щоб міцно зв’язуватись з іонами кальцію (Ca²⁺) і слабіше з OH⁻. 

Цей дисбаланс дозволяє збільшити термоелектричний ефект, прискорюючи рух певних іонів і створюючи істотну різницю у рухомості. Однак іноваційний матеріал непросто здатен генерувати електрику, він також може зберігати її як акумулятор. Багатошарова структура наділяє його як властивостями міцного матеріалу, так і здатністю зберігати електричну енергію. У майбутньому це дозволить будівлям, мостам, дорогам, побудованим з цього матеріалу, живити датчики та бездротові системи зв’язку, безпосередньо вбудовані у конструкції.

За словами дослідників, розроблена ними багатошарова структура дозволяє створювати велику кількість ділянок для взаємодії, що підсилюватимуть іони у цементі та сприятимуть підвищенню термоелектричних характеристик. Уявіть собі тротуари, які живлять вуличні ліхтарі, або мости, які контролюють власний структурний стан без зовнішніх джерел живлення.

Результати дослідження були опубліковані у журналі Science Bulletin

Нові плівки з оксиду титану одразу перетворюють сонячне світло на тепло

Ще одним значним досягненням у сфері енергоефективності стала розробка науковців з канадського Національного інституту наукових досліджень.

Науковцям вдалось створити тонку плівку на основі оксиду титану особливої фази Ti₄O₇, відомої як «фази Магнелі», це субоксиди титану у вигляді порошку з унікальними електричними та хімічними властивостями. Новий матеріал, здатний безпосередньо перетворювати сонячне світло в тепло з напрочуд високою ефективністю.

За його словами, за допомогою цих методів частіше за все отримують змішані фази, які обмежують властивості матеріалу, зокрема електропровідність. Окрім цього придатний для використання матеріал обмежується розмірами невеликих гранул.

Для вирішення цієї проблеми команда під керівництвом професора Ель Хакані застосувала метод магнітронного розпилення. Цей метод дозволяє наносити тонкі плівки і широко використовується у напівпровідниковій промисловості. За допомогою цієї технології розробникам вдалось нанести тонкі плівки Ti₄O₇ товщиною у кілька сотень нанометрів на покриття з металу, кремнію та скла.

Дослідники зазначають, що розроблені ними тонкі плівки на основі Ti₄O₇ можуть використовуватись у виробництві високопродуктивних анодів для очистки води. Крім того, матеріал може бути суттєво корисний при виробництві водню і аміаку. Цей тип покриття може використовуватись для розумних вікон з підігрівом, що сприятиме підвищенню енергоефективності будинків. 

Фізики визначили дахи для будинків з ідеальним збереженням тепла

Професор кафедри машинобудування з Університету Дьюка у США Адріан Бежан спільно з доцентом кафедри машинобудування та матеріалознавства у Міжнародному університеті Флориди Пежманом Марданпуром визначили форму дахів для будинків, які ідеально зберігають тепло. 

За результатами розрахунків науковці встановили, що присадкувата або висока лінія даху, впливатимуть на те, як поводитиметься повітря всередині. Якщо взяти одну вершину на А-подібній рамі або круглому конусі, і якщо ця вершина буде менше 0,9 м у висоту, повітря буде плавно і рівномірно текти по ній, як вода, що стікає по краю раковини.

Виходячи з фізики цих повітряних потоків і теплопередачі, якщо коник даху коротший близько 0,9 м, він повинен бути приблизно в три або чотири рази ширше своєї висоти, щоб мінімізувати втрати тепла.

IKEA анонсувала центр управління розумним будинком DIRIGERA з підтримкою Matter та новий додаток IKEA Home

Результати дослідження були опубліковані у журналі International Communications in Heat and Mass Transfer

За матеріалами Interesting Engineering; TechXplore

Favbet Tech – це ІТ-компанія зі 100% украі‌нською ДНК, що створює досконалі сервіси для iGaming і Betting з використанням передових технологіи‌ та надає доступ до них. Favbet Tech розробляє інноваційне програмне забезпечення через складну багатокомпонентну платформу, яка здатна витримувати величезні навантаження та створювати унікальний досвід для гравців.