علماء صينيون يطورون مركبا ذكيا من الإسمنت يحول الحرارة إلى الكهرباء

ووصل معامل 'زيبك' (مقياس قدرة المادة على تحويل الحرارة إلى كهرباء) فيها إلى -40.5 ملليفولت/كلفن، وهو ما يفوق المواد الإسمنتية الأخرى بعشر مرات. كما بلغ مؤشر الجودة (ZT) 6.6×10⁻²، أي أعلى بست مرات من الأرقام القياسية السابقة.
وناقش العلماء والمهندسون في مؤتمر 'SynBioBeta 2025' كيف يمكن للمواد الجديدة أن تُسهم في تقليل الانبعاثات الناتجة عن إنتاج الخرسانة، بصفتها إحدى أكثر الصناعات تلويثا للبيئة. وقد طرحوا خلال المؤتمر نوعا مبتكرا من الإسمنت قادرا على تحويل الحرارة إلى طاقة كهربائية، مما يُمهد الطريق لإنشاء مباني قادرة على تزويد نفسها بالطاقة. ويمكن لهذه المادة أن تُحدث ثورة في مجال البناء، وتُسهم في جعل المدن أكثر نظافة.
أوضح الباحثون أن 'الاختلاف في معدل انتشار الأيونات الموجبة والسالبة في المحلول المسامي للإسمنت يمنحه خصائصَ كهروحرارية. ويقيس معامل 'زيبك' عدد الفولتات الناتجة عند تسخين المادة بدرجة واحدة. وإذا كان أحد جانبي الجدار أكثرَ دفئا من الآخر، فإن هذا الإسمنت يولّد تيارا كهربائيا مثل بطارية صغيرة. وبالإضافة إلى ذلك، تتميز هذه المادة بأنها لا تنتج الكهرباء فحسب، بل وتخزن الحرار أيضا دون إهدار لها.'
يوصل الإسمنت العادي التيار قليلا بفضل الأيونات (جسيمات مشحونة)، لكنها تتحرك ببطء بسبب بنيته الكثيفة. وأضاف العلماء إليه طبقات من الهيدروجيل، وهي مادة ناعمة تشبه الجيلاتين تُصنع من بولي فينيل الكحول (PVA)، حيث تعمل هذه الطبقات كطرق سريعة لأيونات الهيدروكسيد (OH⁻) الحاملة للشحنة. بينما تعلق أيونات الكالسيوم (Ca²⁺) على حدود الإسمنت والهيدروجيل، مما يخلق فرقا في الحركة يعزز التيار الكهربائي، كما لو كان أحد الفريقين في قارب يجدف أسرع من الآخر.
ولا ينتج هذا المركب الطاقة فحسب، بل ويخزنها مثل بطارية مدمجة مباشرة في الجدار.
وتسمح هذه المادة -حسب العلماء- بتطوير رصيف يُضيء المصابيح، أو جسر يزود أجهزة استشعار تراقب التشققات بالطاقة، دون الحاجة إلى أسلاك أو بطاريات كهربائية. وتستفيد المادة من فرق درجات الحرارة بين الجدار المشمس والقبو البارد مثلا لتوليد تيار كهربائي.

جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا

اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:

التعلم مع الذكاء الاصطناعيالتحقق من الحقائقتحويل النص إلى كلامملخص الذكاء الاصطناعي

أخبار ذات صلة

المناطق السعودية

١٨-٠٤-٢٠٢٥

• المناطق السعودية

علماء صينيون يطورون مركبا ذكيا من الإسمنت يحول الحرارة إلى الكهرباء

ووصل معامل 'زيبك' (مقياس قدرة المادة على تحويل الحرارة إلى كهرباء) فيها إلى -40.5 ملليفولت/كلفن، وهو ما يفوق المواد الإسمنتية الأخرى بعشر مرات. كما بلغ مؤشر الجودة (ZT) 6.6×10⁻²، أي أعلى بست مرات من الأرقام القياسية السابقة. وناقش العلماء والمهندسون في مؤتمر 'SynBioBeta 2025' كيف يمكن للمواد الجديدة أن تُسهم في تقليل الانبعاثات الناتجة عن إنتاج الخرسانة، بصفتها إحدى أكثر الصناعات تلويثا للبيئة. وقد طرحوا خلال المؤتمر نوعا مبتكرا من الإسمنت قادرا على تحويل الحرارة إلى طاقة كهربائية، مما يُمهد الطريق لإنشاء مباني قادرة على تزويد نفسها بالطاقة. ويمكن لهذه المادة أن تُحدث ثورة في مجال البناء، وتُسهم في جعل المدن أكثر نظافة. أوضح الباحثون أن 'الاختلاف في معدل انتشار الأيونات الموجبة والسالبة في المحلول المسامي للإسمنت يمنحه خصائصَ كهروحرارية. ويقيس معامل 'زيبك' عدد الفولتات الناتجة عند تسخين المادة بدرجة واحدة. وإذا كان أحد جانبي الجدار أكثرَ دفئا من الآخر، فإن هذا الإسمنت يولّد تيارا كهربائيا مثل بطارية صغيرة. وبالإضافة إلى ذلك، تتميز هذه المادة بأنها لا تنتج الكهرباء فحسب، بل وتخزن الحرار أيضا دون إهدار لها.' يوصل الإسمنت العادي التيار قليلا بفضل الأيونات (جسيمات مشحونة)، لكنها تتحرك ببطء بسبب بنيته الكثيفة. وأضاف العلماء إليه طبقات من الهيدروجيل، وهي مادة ناعمة تشبه الجيلاتين تُصنع من بولي فينيل الكحول (PVA)، حيث تعمل هذه الطبقات كطرق سريعة لأيونات الهيدروكسيد (OH⁻) الحاملة للشحنة. بينما تعلق أيونات الكالسيوم (Ca²⁺) على حدود الإسمنت والهيدروجيل، مما يخلق فرقا في الحركة يعزز التيار الكهربائي، كما لو كان أحد الفريقين في قارب يجدف أسرع من الآخر. ولا ينتج هذا المركب الطاقة فحسب، بل ويخزنها مثل بطارية مدمجة مباشرة في الجدار. وتسمح هذه المادة -حسب العلماء- بتطوير رصيف يُضيء المصابيح، أو جسر يزود أجهزة استشعار تراقب التشققات بالطاقة، دون الحاجة إلى أسلاك أو بطاريات كهربائية. وتستفيد المادة من فرق درجات الحرارة بين الجدار المشمس والقبو البارد مثلا لتوليد تيار كهربائي.

مجلة سيدتي

١٧-٠٣-٢٠٢٥

• مجلة سيدتي

باحثو كاوست يقدمون حلولًا لمواجهة تحديات الزراعة بالسعودية

ابتكر باحثو جامعة الملك عبدالله للعلوم والتقنية"كاوست" حلولاً مبتكرة بالتعاون مع المزارعين المحليين ووزارة البيئة والمياه والزراعة، لمواجهة تحديات الزراعة بالمملكة، حيث تواجه المملكة تحديًا كبيرًا يتمثل في نقص المياه العذبة لدعم الزراعة. ويواجه المزارعون معضلة في الممارسات الحالية لتحلية المياه المالحة المحلية كونها غير فعالة ومكلفة، فهي تزيل الأيونات جميعها بما في ذلك العناصر الغذائية القيمة التي تفتقر إليها التربة المحلية، مما يستلزم إعادة تمعدن المياه جزئيًا، ومن هذا المنطلق ابتكر الباحثون مشروع مركز التميّز الجديد للأمن الغذائي المستدام في كاوست، الذي يهدف إلى تعزيز الزراعة المستدامة في البيئات القاحلة. وتعتمد تقنية مشروع مركز التميز الجديد للأمن الغذائي المستدام على دمج الزراعة في تقنية البيئة الخاضعة للرقابة CEA مع تحلية موارد المياه غير التقليدية. تحلية المياه لمواجهة تحديات الزراعة في السعودية اتبع الباحثون نهجًا انتقائيا للزراعة يستهدف بدوره إزالة ما لا يمكن لكل نوع من المحاصيل تحمله، ويقلل هذا النهج من الخطوات، ويخفض استخدام الطاقة، ويقلل التكاليف. وعلق البروفيسور نور الدين غفور، أستاذ هندسة وعلوم البيئية في كاوست الباحث الرئيسي: "لماذا لا نخصص تقنية التحلية عن طريق إزالة فقط ما نريد إزالته بدقة؟ سيكون ذلك أرخص من الممارسات السابقة لأننا سنقوم بذلك باستخدام طاقة أقل، مستهدفين محاصيل محددة، وفي حال نجاح هذا الابتكار، فإن المملكة ستصدّر هذه التقنيات ولن تستوردها". وتابع: "بعض المحاصيل تحتاج إلى المزيد من الأملاح أكثر من غيرها، وبعضها قد يحتاج إلى مزيد من العناصر الغذائية، وهناك محاصيل لا تتحمل عنصر البورون، لهذا السبب، هدفنا هو التخصيص، والحفاظ على التكلفة في أدنى مستوى ممكن". أهداف مشروع مركز التميز الجديد للأمن الغذائي المستدام ومن خلال مشروع مركز التميز الجديد للأمن الغذائي المستدام الذي عمل عليه طاقم كاوست على مدار عامين بداية من سبتمبر 2024، تم تقييم الحلول التقنية مثل الترشيح النانوي والتحليل الكهربائي والتناضح العكسي للمياه شديدة الملوحة، من أجل تحديد الأفضل، ويستخدم "التناضح الأمامي" لدفع العملية في المرحلة السائلة. ويستخدم المشروع أيضا تقنية المفاعل الحيوي الغشائي اللاهوائي مع التعقيم بالأشعة فوق البنفسجية لمعالجة مياه الصرف الصحي، مما يعزز جودة المياه وتوافر المغذيات في البيئة الخاضعة للرقابة، وتدخل ضمن مكتسبات مشروع كاوست الآتي: تطوير بصمة شاملة للمياه الجوفية المختلفة في المملكة. اختيار تقنيات تحلية مخصصة لكل محصول. تحسين تكوينات المعالجة الأفضل أداءً لاختبارها مع محاصيل مختارة في مختبر علوم النبات في كاوست. خدمة الأهداف الوطنية المتعلقة بالزراعة المستدامة. إعادة استخدام مياه الصرف الصحي، وتقليل الاعتماد على المياه العذبة. دعم استراتيجية الأمن الغذائي في المملكة.

المناطق السعودية

١٧-١٠-٢٠٢٤

• المناطق السعودية

روسيا.. اختبار مواد جديدة لتطوير البطاريات

وجاء في بيان صادر عن الوزارة:'تمكن العلماء في جامعة سمارا التقنية من اكتشاف معادن واعدة يمكن استخدامها في تطوير أنواع جديدة من مصادر الطاقة، ولا سيما في تطوير بطاريات أيونات الصوديوم'. وأضاف البيان:'درس العلماء الخصائص الهيكلية لـ11 معدنا، وكان الهدف هو تقييم آليات انتشار الأيونات في بنية تلك المعادن، وتبين أن أملاح بعض أنواع المعادن، مثل الكومبيت والتاونيديت والكابوستينيت لها حواجز هجرة منخفضة أمام انتشار الأيونات، وبالتالي يمكن أن تكون بمثابة الأساس لابتكار مواد جديدة للبطاريات'. وحول الموضوع قالت الباحثة في الجامعة، نتاليا كابانوفا:'تعد بطاريات أيونات الصوديوم أرخص من بطاريات الليثيوم الشائعة حاليا، لذا نعمل على تطويرها. ستسمح لنا الدراسات التي نجريها باكتشاف المعادن التي يمكن استعمالها في هذا النوع من البطاريات، وتقييم احتمالات استخدام أنواع جديدة من المعادن لتطوير مصادر طاقة جديدة… من المعروف على سبيل المثال أن مركبات الـ LiFePO4 تعتبر من أفضل المركبات في صناعة البطاريات، لكن دراساتنا أظهرت أن مركبات Lovozerite يمكن أن تصبح أساسا لتطوير أنواع جديدة من البطاريات أيضا'.