علماء صينيون يطورون مركبا ذكيا من الإسمنت يحول الحرارة إلى الكهرباء

أخبارنا :
طوّر فريق الأستاذ الصيني "تشو يان" مركّبا من الإسمنت والهيدروجيل يحاكي هيكل سيقان النباتات. ولا تتميّز هذه المادة بالقوة، مثل الخرسانة العادية، فحسب، بل يمكنها أيضا توليد الطاقة.
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.
المصدر: Naukatv.ru

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

أخبارنا

١٨-٠٤-٢٠٢٥

• أخبارنا

علماء صينيون يطورون مركبا ذكيا من الإسمنت يحول الحرارة إلى الكهرباء

أخبارنا : طوّر فريق الأستاذ الصيني "تشو يان" مركّبا من الإسمنت والهيدروجيل يحاكي هيكل سيقان النباتات. ولا تتميّز هذه المادة بالقوة، مثل الخرسانة العادية، فحسب، بل يمكنها أيضا توليد الطاقة. 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. المصدر:

سواليف احمد الزعبي

٢٧-٠٣-٢٠٢٥

• سواليف احمد الزعبي

من الخشب والذرة.. علماء يبتكرون منظفاً صديقاً وآمناً للبيئة

#سواليف تلعب #منتجات_التنظيف دوراً أساسياً في حياتنا اليومية، لكن مكوناتها الكيميائية تشكل تهديداً للبيئة، إذ يصعب تحللها، ما يؤدي إلى تراكمها في أنظمة المياه، ويحفّز ازدهار الطحالب الضار، مسبباً اضطراباً بيئياً يضر بالحياة المائية ويستنزف مستويات الأكسجين. لمواجهة هذه المشكلة، ابتكر #باحثون في #الصين منظفاً نباتياً مستداماً، مصنوعاً من ألياف الخشب الدقيقة وبروتين الذرة، بتمويل من برنامج البحث والتطوير للتقنيات الرئيسية التابع لوزارة العلوم والتكنولوجيا. ويتميز المنظف الجديد بفعاليته العالية في إزالة البقع، مع كونه آمناً على البيئة، وفق 'إنترستينغ إنجينيرينغ'. تكوين المنظف ويُقدم المنظف النباتي بديلاً صديقاً للبيئة عادةً ما يكون إنتاج المنظفات الصديقة للبيئة صعباً، ويصعب شطفها، وتأتي بتكاليف تصنيع وتجارة عالية، بالإضافة إلى احتمالية تلف الأسطح والأقمشة. وفي المقابل، يتكون المنظف النباتي المتوافق بيئياً، والذي طوره فريق البحث بقيادة بينغتاو ليو، من مكونات مشتقة من مصادر متجددة وفيرة. وبمزج ألياف السليلوز النانوية من الخشب مع بروتين الزين من الذرة، طوّر العلماء مستحلباً بقدرة السليلوز على جذب الماء وطرده ما جعله فعالاً في التقاط أنواع مختلفة من البقع، بينما يُثبّت بروتين الخليط ويحبس الزيوت. ثم قام ليو وزملاؤه بتقييم فعالية تنظيف المنتج، على الأقمشة القطنية والأطباق الملطخة بالحبر وزيت الفلفل الحار ومعجون الطماطم، وقارنوا أداءه مع مسحوق الغسيل ومحاليل صابون الأطباق التجارية باستخدام الماء منزوع الأيونات. متفوق ويتفوق المنظف الجديد، على المنظفات التقليدية عند تركيز أعلى عند اختباره على الأقمشة القطنية، حيث كان أقل فعالية بقليل من محلول مسحوق الغسيل عند نفس نسبة التخفيف 1% وزنًا، وعند زيادة تركيزه إلى 5%، أزال البقع بفعالية أكبر من محلول مسحوق الغسيل بنسبة 1%%. وأظهر التحليل المجهري أن منظف السليلوز لم يترك أي بقايا على قماش القطن بعد الغسيل والشطف، مما يشير إلى أنه من غير المرجح أن يُلحق الضرر بالقماش. ولتقييم فعاليته بشكل أكبر، اختبر الباحثون المنظف على بقع زيت الفلفل الحار على أطباق من السيراميك والفولاذ المقاوم للصدأ والزجاج والبلاستيك. ونظّف منظف السليلوز البقع بكفاءة تُقارب كفاءة صابون الأطباق التجاري عند نفس التخفيف، وبتركيز 5%، أثبت تفوقه.

خبرني

١٥-٠٣-٢٠٢٥

• خبرني

أول تقنية في العالم لطباعة مجسمات دقيقة بتفاصيل عالية الدقة

خبرني - في خطوة رائدة، نجح علماء من كوريا الجنوبية في تطوير تقنية مبتكرة لطباعة هياكل مجهرية ثلاثية الأبعاد فائقة الدقة، باستخدام مادة MXene النانوية ثنائية الأبعاد، المعروفة بتركيبها الفريد من طبقات المعدن والكربون. اكتُشفت مادة MXene لأول مرة في الولايات المتحدة عام 2011، واكتسبت شهرة بفضل موصليتها الكهربائية العالية وقدرتها الفائقة على التدريع الكهرومغناطيسي، ما جعلها تُلقب بـ"المادة المثالية". وعلى الرغم من استخدامها الواسع في صناعة البطاريات عالية الكفاءة، فإن تحدياتها التقنية حالت دون استخدامها في الطباعة ثلاثية الأبعاد حتى الآن. نقلة نوعية في تكنولوجيا الطباعة يمثل هذا الابتكار إنجازاً علمياً فريداً، إذ يفتح آفاقاً جديدة لاستخدام المواد النانوية في تطبيقات متقدمة، ويُعد خطوة واعدة نحو مستقبل أكثر تطوراً في مجال التصنيع الدقيق. ولمعالجة هذه التحديات، قدّم فريق أبحاث الطباعة ثلاثية الأبعاد الذكية في معهد KERI "كيري"، بقيادة الدكتور سول سونغ كوون، تقنية فريدة. وكان استخدام مادة MXene في الطباعة ثلاثية الأبعاد صعباً نظراً لحاجتها إلى إضافات (مواد رابطة)، وكان تحقيق اللزوجة المناسبة للحبر تحدياً، ويؤدي أي تركيز عالٍ من MXene إلى انسداد الفوهة، بينما يؤدي انخفاض التركيز إلى عدم فعالية الطباعة. وإضافةً إلى ذلك، أضعفت المواد المضافة خصائص MXene الأصلية، مما حدّ من إمكاناته، وللتغلب على هذه التحديات، استخدم باحثو المعهد طريقة Meniscus، حيث تُشكّل القطرة سطحاً منحنيًا تحت ضغط ثابت دون أن تنفجر بفعل الخاصية الشعرية. باستخدام هذا النهج، تم تطوير حبر نانوي للطباعة ثلاثية الأبعاد من خلال نشر مادة MXene شديدة الامتصاص للماء في الماء دون الحاجة إلى استخدام أي مادة رابطة. هذا الابتكار يُتيح إمكانية طباعة هياكل دقيقة وعالية الدقة حتى عند استخدام حبر منخفض اللزوجة. يُعد تصغير حجم الهياكل المطبوعة ثلاثية الأبعاد خطوة ثورية في تطبيقات الأجهزة الكهربائية والإلكترونية. ففي مجالات مثل البطاريات وتخزين الطاقة، يساهم هذا التقدم في زيادة مساحة السطح وكثافة التكامل، مما يعزز من كفاءة نقل الأيونات ويُحسن من كثافة الطاقة بشكل كبير.