Canalizarea energiei mecanice într-o direcție preferată

Canalizarea energiei mecanice într-o direcție preferată

Marca temporală: 18 aprilie 2023 3:38
Nodul sursă: 2591669

Acasă > Anunturi > Channeling mechanical energy in a preferred direction

Rezumat:
A research group led by scientists from the RIKEN Center for Emergent Matter Science have developed a unique material, based on nanofillers embedded in a hydrogel, that can channel mechanical energy in one direction but not the other, acting in a “nonreciprocal” way. With this composite material–which can be constructed at various sizes–the team was able to use vibrational up-and-down movements to make liquid droplets rise within a material against gravity. Using this material could thus make it possible to make use of random vibrations and move matter in a preferred direction.

Canalizarea energiei mecanice într-o direcție preferată


Saitama, Japan | Posted on April 14th, 2023

Channeling energy in a preferred direction is an important property that actually makes life possible. Many basic biological functions such as photosynthesis and cellular respiration are made possible by channeling random fluctuations in nature in a nonreciprocal way, to drive a system away from increasing entropy, like the famed Maxwell’s demon. For example, devices that allow energy to move preferentially are in electronics, where they allow AC current to be transformed into DC current. Similar devices are used in the fields of photonics, magnetism, and sound. However, despite the many potential uses, creating devices that channel mechanical energy has proven to be more difficult.

Now, a RIKEN-led group has developed a remarkable but uniform material that is relatively easy to produce and can perform this function. To create it, the group used a hydrogel–a soft material made mainly of water and a polyacrylamide network–and embedded graphene oxide nanofillers into it at a tilted angle. The hydrogel is fixed to the floor, so that the top part can move when subjected to a shear force but not the bottom. And the fillers are set at a tilted angle, so that they angle clockwise from top to bottom. When a shear force is applied from right to left into the leaning nanofillers, they tend to buckle and hence lose their resistance. But if the force is from the other direction, and the nanofillers are facing away from it, the applied shear merely makes them stretch even longer, and they maintain their strength. This allows the sheet to deform in one direction but not the other, and in fact the group measured this difference, finding that the material was approximately 60 times as resistant in one direction than the other.

As an experiment to demonstrate what this could actually do, they created a block of the material and placed it on a vibrating stand. Depending on the tilt direction of the embedded nanofillers, the material was able to channel the vibrational energy through the material to make droplets move to the right or left. They could also use the vibrations to drive a circular motion that could be controlled to be either clockwise or anticlockwise. When setting up the vibrating stand vertically, drops of colored liquid that were placed on the hydrogel moved upward against gravity as if by magic. In this way, alternating vibrational movements, which are usually not of any use, were channeled to create net motion.

Finally, as a further test, in collaboration with researchers from the RIKEN Hakubi Fellows program, the group placed Caenorhabditis elegans worms on the material, and although their movements are normally random, they ended up all moving to one side or the another of the hydrogel, depending on the tilt direction of the embedded nanofillers.

According to Yasuhiro Ishida of the RIKEN Center for Emergent Matter Science who led the project, “It was a remarkable and surprising result, seeing how mechanical energy could be channeled in one direction preferentially, in such a clear way, and using a material that is rather easy to make and quite scalable. In the future, we plan to find applications for this material, with the hope that we can use it to make effective use of vibrational energy that, up until now, has been seen as waste.”

####

Pentru mai multe informații, faceți clic pe aici

Contacte:
Jens Wilkinson
RIKEN
Birou: 81-484-621-424

Dacă aveți un comentariu, vă rog Contact ne.

Emitenții de comunicate de știri, nu 7th Wave, Inc. sau Nanotechnology Now, sunt singuri responsabili pentru acuratețea conținutului.

Bookmark:
Delicios Digg Newsvine Google Yahoo Reddit Magnoliacom înfășura Facebook

Link-uri conexe

TITLUL ARTICOLULUI

Stiri conexe Presa

Știri și informații

Noua familie de grupuri metalice asemănătoare unei roți prezintă proprietăți unice Aprilie 14th, 2023

Laser perovskit cu disipare eficientă a căldurii folosind un substrat de diamant cu conductivitate termică ridicată Aprilie 14th, 2023

Nanobiotehnologie: Cum nanomaterialele pot rezolva probleme biologice și medicale Aprilie 14th, 2023

Noi evoluții în tehnologia biosenzorilor: de la nanomateriale la detectarea cancerului Aprilie 14th, 2023

Futures posibile

Noua familie de grupuri metalice asemănătoare unei roți prezintă proprietăți unice Aprilie 14th, 2023

Precizie de tăiere cu diamant: Universitatea din Illinois va dezvolta senzori cu diamant pentru experimente cu neutroni și știința informațiilor cuantice Aprilie 14th, 2023

Dispozitivul implantabil micșorează tumorile pancreatice: îmblânzirea cancerului pancreatic cu imunoterapie intratumorală Aprilie 14th, 2023

Distribuția de grafen din Manchester semnează un acord de 1 miliard de dolari pentru a ajuta la abordarea provocărilor globale de sustenabilitate: acord de referință pentru comercializarea grafenului Aprilie 14th, 2023

descoperiri

Laser perovskit cu disipare eficientă a căldurii folosind un substrat de diamant cu conductivitate termică ridicată Aprilie 14th, 2023

Acum datele pot fi procesate cu viteza luminii! Aprilie 14th, 2023

Precizie de tăiere cu diamant: Universitatea din Illinois va dezvolta senzori cu diamant pentru experimente cu neutroni și știința informațiilor cuantice Aprilie 14th, 2023

Dispozitivul implantabil micșorează tumorile pancreatice: îmblânzirea cancerului pancreatic cu imunoterapie intratumorală Aprilie 14th, 2023

anunturi

Nanobiotehnologie: Cum nanomaterialele pot rezolva probleme biologice și medicale Aprilie 14th, 2023

Noi evoluții în tehnologia biosenzorilor: de la nanomateriale la detectarea cancerului Aprilie 14th, 2023

IOP Publishing sărbătorește Ziua Mondială a Cuanticului prin anunțarea unei colecții cuantice speciale și a câștigătorilor a două premii cuantice prestigioase Aprilie 14th, 2023

Acum datele pot fi procesate cu viteza luminii! Aprilie 14th, 2023

Interviuri / Recenzii de carte / Eseuri / Rapoarte / Podcasturi / Jurnale / Lucrări albe / Afise

Noua familie de grupuri metalice asemănătoare unei roți prezintă proprietăți unice Aprilie 14th, 2023

Laser perovskit cu disipare eficientă a căldurii folosind un substrat de diamant cu conductivitate termică ridicată Aprilie 14th, 2023

Precizie de tăiere cu diamant: Universitatea din Illinois va dezvolta senzori cu diamant pentru experimente cu neutroni și știința informațiilor cuantice Aprilie 14th, 2023

Dispozitivul implantabil micșorează tumorile pancreatice: îmblânzirea cancerului pancreatic cu imunoterapie intratumorală Aprilie 14th, 2023

Energie

O strategie universală de pulbere la pulbere cu asistent HCl pentru prepararea perovskiților fără plumb Martie 24th, 2023

Cercetătorii TUS propun o abordare simplă și ieftină pentru fabricarea cablurilor de nanotuburi de carbon pe folii de plastic: metoda propusă produce cabluri adecvate pentru dezvoltarea dispozitivelor din carbon, inclusiv senzori flexibili și dispozitive de conversie și stocare a energiei. 3rd martie, 2023

Fă-le suficient de subțiri, iar materialele antiferoelectrice devin feroelectrice Februarie 10th, 2023

Senzorii cuantici văd fluxul fotocurenților Weyl: echipa condusă de Boston College dezvoltă o nouă tehnică de senzori cuantici pentru a vizualiza și înțelege originea fluxului fotocurenților în semimetale Weyl Ianuarie 27th, 2023

Tehnologia bateriilor / condensatoare / generatoare / piezoelectrice / termoelectrică / stocare de energie

Electrolitul polimer solid ranforsat cu substrat PET/PVDF bistrat îmbunătățește performanța bateriei cu litiu metal în stare solidă Martie 24th, 2023

Microscop nou dezvoltat pentru a proiecta baterii mai bune de înaltă performanță: inovația oferă cercetătorilor o vedere din interior asupra modului în care funcționează bateriile Februarie 10th, 2023

Dincolo de litiu: un material catod promițător pentru bateriile reîncărcabile cu magneziu: Oamenii de știință descoperă compoziția optimă pentru catodul bateriei secundare de magneziu pentru a obține o mai bună ciclabilitate și o capacitate mare a bateriei Februarie 10th, 2023

Fă-le suficient de subțiri, iar materialele antiferoelectrice devin feroelectrice Februarie 10th, 2023

Timestamp-ul:

Mai mult de la Nanotehnologie Acum Știri recente