Технологии
Прослужат всю жизнь: ученые создают безопасные ядерные батареи на замену литиевым
Группа ученых из Института науки и технологий Тэгу Кенбук в Южной Корее разработала прототип ядерной батареи, которая рассматривается как более долговечная альтернатива традиционным литий-ионным аккумуляторам.
Этот тип батареи может работать без подзарядки тысячи лет, что делает его перспективным решением для множества приложений, от медицинских устройств до электромобилей и других технологий, требующих долгосрочного источника энергии.
Сегодня большинство современных устройств, от смартфонов до электромобилей, работают на литий-ионных батареях. Эти батареи обладают ограниченным сроком службы и требуют регулярной подзарядки, что снижает их долговечность и эффективность. Кроме того, производство литий-ионных аккумуляторов негативно влияет на окружающую среду: добыча лития является энергоемкой, а неправильная утилизация батарей загрязняет природу.
С учетом роста спроса на долгосрочные источники энергии ученые рассматривают альтернативы традиционным батареям, включая ядерные батареи. В качестве таковой они предложили небольшие бета-вольтаические батареи, использующие радиоуглерод. Этот элемент является нестабильной, радиоактивной формой углерода, которая испускает бета-частицы. Радиоуглерод разлагается медленно, что позволяет батарее работать на протяжении тысячелетий. Такие батареи могут стать альтернативой обычным аккумуляторам и значительно уменьшить потребность в частой подзарядке.
Важно отметить, что не все радиоактивные материалы представляют угрозу для живых существ. В частности, бета-частицы, которые испускает радиоуглерод, можно экранировать тонким слоем алюминия, что делает их безопасными для окружающей среды и человека. Таким образом, ядерные батареи могут быть применимы в различных областях, не создавая риска для здоровья.
В рамках своей работы ученые создали прототип бета-вольтаической батареи, использующей радиоуглерод. Этот материал генерирует только бета-лучи, которые безопасны, и разлагается чрезвычайно медленно, что делает возможным создание батарей, способных служить тысячелетиями. В отличие от традиционных аккумуляторов, которые со временем теряют свою эффективность, такие батареи могут обеспечивать стабильную работу устройств на протяжении долгих лет.
Для повышения эффективности преобразования энергии в своей новой конструкции ученые использовали полупроводник на основе диоксида титана, который обычно используется в солнечных батареях, и сенсибилизировали его с помощью красителя на основе рутения. Эта доработка позволила значительно улучшить эффективность батареи, увеличив коэффициент преобразования энергии с 0,48% до 2,86%.
Тем не менее, текущая эффективность этих ядерных батарей все еще значительно ниже, чем у обычных литий-ионных аккумуляторов, которые обладают высокой энергетической плотностью. Однако ученые уверены, что с дальнейшей оптимизацией формы бета-излучателя и улучшением поглотителей бета-лучей можно повысить производительность батареи и увеличить ее выходную мощность.
Одна из самых перспективных областей применения этих батарей — медицинские устройства, такие как кардиостимуляторы. С батареей, которая работает на основе радиоуглерода, кардиостимулятор мог бы работать на протяжении всей жизни пациента, исключив необходимость в хирургической замене аккумулятора. Это значительно снизило бы риск для здоровья и улучшило качество жизни людей, нуждающихся в таких устройствах.
Хотя новая бета-вольтаическая конструкция батареи пока имеет низкую производительность по сравнению с литий-ионными батареями, ее долговечность и потенциал для использования в долгосрочных приложениях открывают широкие перспективы. В будущем, с развитием технологии и улучшением ее компонентов, ядерные батареи могут стать важным элементом в решении проблем с энергообеспечением в различных отраслях, включая медицину, науку и высокие технологии.
Источник: Tech Xplore
Технологии
Ученые объяснили загадочное поведение галлия при плавлении
Новое исследование показало, что ковалентные связи в галлии исчезают при плавлении, но вновь появляются при нагревании, что объясняет необычные свойства этого металла.
Ученые раскрыли давнюю загадку необычного поведения галлия — металла, который плавится почти при комнатной температуре и десятилетиями вызывал вопросы у исследователей.
Ранее считалось, что ковалентные связи между атомами галлия сохраняются даже после перехода металла в жидкое состояние. Однако масштабные компьютерные симуляции показали, что эти связи исчезают в момент плавления.
Самым неожиданным оказалось то, что при дальнейшем нагревании связи начинают формироваться снова. Это открытие опровергает научные представления, сохранявшиеся более 30 лет.
Исследователи считают, что ключевую роль играет энтропия — степень беспорядка в системе. Разрыв связей резко увеличивает беспорядок, стабилизируя жидкое состояние галлия при низких температурах.
Кроме того, ученые выяснили, что поверхность жидкого галлия не является хаотичной: машинное обучение выявило в ней четкие геометрические узоры глубиной в три атомных слоя.
Авторы работы отмечают, что понимание этих процессов может помочь в разработке электроники нового поколения, более эффективных батарей и катализаторов.
Источник: SciTechDaily
Технологии
Китай разрабатывает орбитального робота для строительства в космосе
Китайские ученые создают аналог концепции NASA SpiderFab — автономного робота, который сможет изготавливать крупные конструкции прямо на орбите.
Китайские исследователи работают над собственной версией автономного космического робота, похожего на проект NASA SpiderFab. Такая система в будущем может создавать крупные конструкции прямо на орбите, используя сырье, например катушки углеродного волокна.
Идея заключается в том, чтобы не запускать в космос уже готовые громоздкие объекты, а производить их непосредственно в условиях низкой или нулевой гравитации. Это позволило бы обходить ограничения по размеру, весу и прочности, которые сегодня диктуются возможностями ракет.
Подобные роботы могли бы, по аналогии с пауком, «плести» в космосе солнечные электростанции, антенны и другие элементы инфраструктуры. В теории это открыло бы путь к созданию конструкций, которые слишком велики для транспортировки с Земли.
NASA ранее отложила развитие SpiderFab, однако специалисты Института автоматизации Шэньяна считают концепцию перспективной. Пока китайская разработка находится на земной стадии исследований, но первые испытания выглядят многообещающе.
В лабораторных условиях ученым уже удалось создать уменьшенную модель антенной конструкции. Эксперты считают, что производство и сборка объектов прямо на орбите могут стать ключевой технологией для космических систем нового поколения.
Источник:Interesting Engineering
Технологии
Ученые предложили новую теорию происхождения вулкана Этна
Исследование показало, что крупнейший активный вулкан Европы может относиться к редкому типу «петит-спот», формирующемуся из глубинных магматических карманов мантии.
Международная группа ученых предложила новую гипотезу происхождения вулкана Этна, которая может изменить представления о его природе.
Согласно исследованию, опубликованному в Journal of Geophysical Research, Этна может формироваться не по классическим геологическим сценариям, а за счет глубинных магматических карманов в верхней мантии Земли.
Этна, расположенная на Сицилии, является самым активным вулканом Европы и извергается несколько раз в год. Несмотря на это, ее происхождение долгое время оставалось не до конца понятным, поскольку она не вписывается ни в одну из традиционных моделей формирования вулканов.
Обычно вулканы образуются на границах тектонических плит, в зонах субдукции или над «горячими точками» мантии. Однако химический состав лавы Этны и ее геологическое положение не соответствуют полностью ни одному из этих механизмов.
Ученые установили, что магма, питающая вулкан, существует в верхней мантии на глубине около 80 километров и поднимается к поверхности рывками через трещины, возникающие при взаимодействии Африканской и Евразийской плит.
На основе этих данных исследователи предположили, что Этна может относиться к редкому типу вулканов «петит-спот» — ранее такие процессы наблюдались только у небольших подводных вулканов.
Полученные результаты помогают объяснить частые извержения Этны и могут улучшить оценку вулканических рисков. Кроме того, они расширяют научное понимание механизмов формирования вулканов в различных тектонических условиях.
Источник: SciTechDaily
Четыре человека пострадали в ДТП с опрокидыванием автомобиля на I-90 в Белвью
В Сиэтле тысячи людей вышли на первомайскую демонстрацию
Пассажир Delta попытался открыть дверь самолёта перед вылетом из Атланты
Зеленский опроверг заявление Трампа о потерях ВСУ: На поле боя погибли 43 тысячи воинов
Самая высокая в мире ветряная турбина превзойдет Эйфелеву башню: где ее строят
Не только для энергии: в США запустят необычные проекты с солнечными панелями
-
Новости Вашингтона3 days agoПассажирку Delta сняли с рейса из-за телефонного разговора
-
Новости Вашингтона6 days agoВ заливе Commencement Bay ждёт разгрузки судно с 1 300 автомобилями
-
Новости Вашингтона3 days agoЖителя Западного Сиэтла обвинили в попытке похищения ребёнка
-
Новости Вашингтона7 days agoВ аэропорту Эверетта учебный самолёт совершил посадку с неисправным шасси
-
Новости Вашингтона1 week agoПожар автомобиля на I-405 вызвал пятикилометровую пробку у Белвью
-
Новости Вашингтона7 days agoНа борту рейса Delta в Портленд родился ребёнок
-
Новости Вашингтона3 days agoСтрельба у общественного центра в Сиэтле вызвала тревогу у жителей и властей
-
Новости Вашингтона1 week agoПолиция Рентона расследует ночную стрельбу у торгового центра