أحدث الأخبار مع #معهدالعلومالصناعية
الشرق السعودية
منذ 16 ساعات
- صحة
- الشرق السعودية
باحثون يابانيون يطورون كمامة تحل مشكلة "التنفس" أثناء ارتدائها
أدى وباء فيروس كورونا إلى زيادة الوعي العام بأهمية استخدام الكمامات للحماية الشخصية، لكن ظلت المشكلة في أن الأقمشة ذات المسام الصغيرة بما يكفي لاحتجاز الفيروسات -التي يبلغ حجمها عادة نحو 100 نانومتر- تقيّد تدفق الهواء، وتسبب إزعاجاً للمستخدمين، إلا أن باحثين من اليابان توصلوا الآن إلى حل لهذه المعضلة. في دراسة نُشرت بمجلة "ماتريالز أدفانسس" (Materials Advances)، طوَّر باحثون من معهد العلوم الصناعية (IIS) بجامعة طوكيو مرشحاً يمكنه التقاط الجسيمات النانوية مثل الفيروسات دون تقييد كبير لتدفق الهواء، وتم تحقيق هذا من خلال التصميم الدقيق لهيكل المسام في المرشح. ويتكون المرشح من صفائح نانوية مكونة من شبكة مرتبة من البورفيرينات، وهي جزيئات مسطحة على شكل حلقة مع ثقب مركزي. الثقوب الصغيرة في جزيئات البورفيرين مصممة بحجم مناسب يسمح بمرور جزيئات الغاز الصغيرة في الهواء بسهولة، بينما تحجب حركة الجسيمات الأكبر مثل الفيروسات، وبعد ذلك يتم دعم الصفائح النانوية على قماش معدل بألياف نانوية تحتوي على مسام بحجم عدة مئات من النانومترات لتشكيل المرشح. وقال المؤلف الرئيسي للدراسة كازويوكي إيشي، إن بناء الصفائح النانوية القائمة على البورفيرين يتم من خلال تفاعلات واجهية تدفعها حركة المواد المتفاعلة الناتجة عن تدرج التوتر السطحي عند واجهة الهواء والمذيب، والمعروفة باسم "تأثير مارانجوني"، ثم يتم ضغط الصفائح النانوية وطلاؤها على القماش المعدل بالألياف النانوية باستخدام طريقة الختم. اختبر الفريق مرشحهم باستخدام الإجراء القياسي المستخدم لاختبار كمامات N95. وكشفت نتائج اختبار ترشيح الجسيمات أن المرشح احتجز بفاعلية جسيمات صغيرة بحجم الفيروسات. وحقق المرشح كفاءة ترشيح للجسيمات بنسبة 96%، وهو ما يتجاوز متطلبات كمامة N95 البالغة 95%. وأردف إيشي بالقول: "تمكَّن مرشحنا القائم على البورفيرين من جمع جسيمات نانوية بقطر صغير يصل إلى 100 نانومتر. الأهم من ذلك، أظهر المرشح أيضاً انخفاضاً طفيفاً في فرق الضغط في قياسات تدفق الغاز. وهذا يشير إلى أنه قادر على احتجاز جسيمات صغيرة مثل الفيروسات، مع تقييد ضئيل لتدفق الهواء".
خبرني
٢٤-٠٤-٢٠٢٥
- علوم
- خبرني
قفزة نوعية.. الماء المغلي لشحن الأجهزة الإلكترونية وتعزيز أدائها 7 مرات
خبرني - جمع فريق من الباحثين اليابانيين بين الهندسة الدقيقة للقنوات والهياكل الشعرية، ليحققوا إنجازاً غير مسبوق في تقنيات التبريد، مما قد يُحدث تحولاً كبيراً في مستقبل الإلكترونيات والتكنولوجيا المستدامة. مع عقود من التطور في عالم الإلكترونيات، أصبحت الرقائق أكثر كفاءة وأصغر حجماً. لكن هذا التصغير يخلق مشكلة متنامية: تراكم حرارة أكبر في مساحات ضيقة، ما يدفع أنظمة التبريد التقليدية إلى أقصى حدودها. الحل الياباني: التبريد ثنائي الطور باستخدام الحرارة الكامنة طور الباحثون من معهد العلوم الصناعية بجامعة طوكيو تقنية تبريد جديدة تعتمد على استغلال الحرارة الكامنة للماء، وهي كمية الحرارة الممتصة عند غليان الماء، والتي تفوق الحرارة الحسية بنحو 7 مرات. يعرف هذا الأسلوب باسم التبريد ثنائي الطور، ويتيح التخلص من الحرارة بشكل أكثر كفاءة وفعالية. تحديات التنفيذ: فقاعات البخار والتحكم الدقيق رغم فعالية التبريد ثنائي الطور، إلا أن إحدى التحديات الأساسية تكمن في إدارة فقاعات البخار الناتجة عن الغليان. لذلك، ركّز الفريق على تحسين تصميم القنوات الدقيقة والتحكم في تدفق السوائل وتوزيعها داخل النظام. نتائج واعدة: أداء فائق بكفاءة غير مسبوقة من خلال اختبار أشكال هندسية مختلفة للهياكل الشعرية والقنوات الدقيقة، تمكن الباحثون من الوصول إلى معامل أداء (COP) بلغ 105، وهو رقم يُعد قفزة نوعية مقارنة بوسائل التبريد التقليدية.
