Channeling Mechanical Energy In A Preferred Direction

Plato tarafından yeniden yayınlandı

İzleyiciler: 0

Ana Sayfa > Basın > Mekanik enerjiyi tercih edilen bir yöne kanalize etmek

Özet:
RIKEN Acil Madde Bilimi Merkezi'nden bilim adamlarının liderliğindeki bir araştırma grubu, hidrojel içine yerleştirilmiş nano dolgulara dayanan, mekanik enerjiyi bir yöne yönlendirip diğer yöne yönlendiremeyen ve "karşılıksız" bir şekilde hareket eden benzersiz bir malzeme geliştirdi. Çeşitli boyutlarda yapılabilen bu kompozit malzeme ile ekip, titreşimli yukarı-aşağı hareketler kullanarak sıvı damlacıklarının bir malzemenin içinde yer çekimine karşı yükselmesini sağladı. Bu malzemenin kullanılması, rastgele titreşimlerden faydalanmayı ve maddeyi tercih edilen bir yönde hareket ettirmeyi mümkün kılabilir.

Mekanik enerjiyi tercih edilen bir yöne kanalize etmek

Saitama, Japonya | 14 Nisan 2023'te yayınlandı

Enerjiyi tercih edilen bir yöne kanalize etmek aslında yaşamı mümkün kılan önemli bir özelliktir. Fotosentez ve hücresel solunum gibi birçok temel biyolojik işlev, doğadaki rastgele dalgalanmaların, ünlü Maxwell şeytanı gibi, bir sistemi artan entropiden uzaklaştırmak için karşılıklı olmayan bir şekilde kanalize edilmesiyle mümkün hale gelir. Örneğin enerjinin tercihen hareket etmesine izin veren cihazlar, AC akımın DC akıma dönüştürülmesine izin veren elektronik alanındadır. Benzer cihazlar fotonik, manyetizma ve ses alanlarında da kullanılmaktadır. Ancak birçok potansiyel kullanıma rağmen mekanik enerjiyi kanalize eden cihazlar yaratmanın daha zor olduğu kanıtlandı.

Şimdi, RIKEN liderliğindeki bir grup, üretimi nispeten kolay olan ve bu işlevi yerine getirebilen, dikkat çekici ancak tek tip bir malzeme geliştirdi. Bunu oluşturmak için grup, esas olarak su ve poliakrilamid ağından oluşan yumuşak bir malzeme olan bir hidrojel kullandı ve içine eğimli bir açıyla grafen oksit nano dolguları yerleştirdi. Hidrojel zemine sabitlenir, böylece üst kısım kesme kuvvetine maruz kaldığında hareket edebilir ancak alt kısım hareket edemez. Ve dolgular eğik bir açıyla yerleştirilmiştir, böylece yukarıdan aşağıya doğru saat yönünde açı yaparlar. Eğik nano dolgulara sağdan sola bir kesme kuvveti uygulandığında bükülme eğilimi gösterirler ve dolayısıyla dirençlerini kaybederler. Ancak kuvvet diğer yönden geliyorsa ve nano dolgular ona doğru bakmıyorsa, uygulanan kesme yalnızca onların daha da uzun süre gerilmesine neden olur ve güçlerini korurlar. Bu, tabakanın bir yönde deforme olmasına izin verirken diğer yönde deforme olmamasına izin veriyor ve aslında grup bu farkı ölçtü ve malzemenin bir yönde diğerine göre yaklaşık 60 kat daha dayanıklı olduğunu buldu.

Bunun gerçekte ne yapabileceğini göstermek için bir deney olarak, malzemeden bir blok oluşturdular ve onu titreşimli bir standın üzerine yerleştirdiler. Gömülü nano dolguların eğim yönüne bağlı olarak malzeme, titreşim enerjisini malzeme boyunca kanalize ederek damlacıkların sağa veya sola hareket etmesini sağladı. Ayrıca titreşimleri saat yönünde veya saat yönünün tersine kontrol edilebilecek dairesel bir hareketi gerçekleştirmek için de kullanabilirler. Titreşimli standı dikey olarak kurduğunuzda, hidrojel üzerine yerleştirilen renkli sıvı damlaları sanki sihir gibi yerçekimine karşı yukarı doğru hareket etti. Bu şekilde, genellikle hiçbir işe yaramayan alternatif titreşim hareketleri, net hareket yaratacak şekilde yönlendirildi.

Son olarak, daha ileri bir test olarak, RIKEN Hakubi Fellows programından araştırmacılarla işbirliği içinde grup, malzemenin üzerine Caenorhabditis elegans solucanlarını yerleştirdi ve bunların hareketleri normalde rastgele olmasına rağmen, sonuçta hepsi hidrojelin bir tarafına veya diğer tarafına hareket etti. Gömülü nano dolguların eğim yönüne bağlı olarak.

Projeyi yöneten RIKEN Acil Madde Bilimi Merkezi'nden Yasuhiro Ishida'ya göre, "Mekanik enerjinin nasıl tercihen tek bir yöne kanalize edilebildiğini bu kadar net bir şekilde görmek ve bu kadar net bir malzeme kullanmak dikkat çekici ve şaşırtıcı bir sonuçtu. yapımı oldukça kolay ve oldukça ölçeklenebilir. Gelecekte, şimdiye kadar atık olarak görülen titreşim enerjisini etkili bir şekilde kullanmak için kullanabileceğimizi umarak bu malzeme için uygulamalar bulmayı planlıyoruz."

####

Daha fazla bilgi için lütfen tıklayın okuyun

İletişim:
Jens Wilkinson
RIKEN
Ofis: 81-484-621-424

Bir yorumunuz varsa, lütfen İletişim bize.

7th Wave, Inc. veya Nanotechnology Now değil, haber bültenleri yayıncıları yalnızca içeriğin doğruluğundan sorumludur.

Yer imi: