Truyền năng lượng cơ học theo hướng ưa thích

Được xuất bản lại bởi Plato

Người theo dõi: 0

Trang Chủ > Ấn Bản > Truyền năng lượng cơ học theo hướng ưu tiên

Tóm tắt:
Một nhóm nghiên cứu do các nhà khoa học từ Trung tâm Khoa học Vật chất Mới nổi RIKEN dẫn đầu đã phát triển một loại vật liệu độc đáo, dựa trên các chất độn nano được nhúng trong hydrogel, có thể truyền năng lượng cơ học theo một hướng chứ không phải theo hướng khác, hoạt động theo cách “không tương hỗ”. Với vật liệu tổng hợp này – có thể được chế tạo ở nhiều kích cỡ khác nhau – nhóm nghiên cứu có thể sử dụng các chuyển động lên xuống rung động để làm cho các giọt chất lỏng dâng lên bên trong vật liệu chống lại trọng lực. Do đó, việc sử dụng vật liệu này có thể giúp tận dụng các rung động ngẫu nhiên và di chuyển vật chất theo hướng ưa thích.

Truyền năng lượng cơ học theo hướng ưu tiên

Saitama, Nhật Bản | Đăng ngày 14 tháng 2023 năm XNUMX

Truyền năng lượng theo hướng ưa thích là một đặc tính quan trọng thực sự làm cho cuộc sống trở nên khả thi. Nhiều chức năng sinh học cơ bản như quang hợp và hô hấp tế bào có thể thực hiện được bằng cách truyền các dao động ngẫu nhiên trong tự nhiên theo cách không tương hỗ, để đẩy hệ thống khỏi sự gia tăng entropy, giống như con quỷ Maxwell nổi tiếng. Ví dụ, các thiết bị cho phép năng lượng di chuyển được ưu tiên trong thiết bị điện tử, nơi chúng cho phép chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều. Các thiết bị tương tự được sử dụng trong lĩnh vực quang tử, từ tính và âm thanh. Tuy nhiên, mặc dù có nhiều tiềm năng sử dụng, việc tạo ra các thiết bị truyền năng lượng cơ học đã được chứng minh là khó khăn hơn.

Giờ đây, nhóm do RIKEN dẫn đầu đã phát triển một loại vật liệu đồng nhất nhưng đáng chú ý, tương đối dễ sản xuất và có thể thực hiện chức năng này. Để tạo ra nó, nhóm đã sử dụng hydrogel – một vật liệu mềm được làm chủ yếu từ nước và mạng lưới polyacrylamide – và nhúng các chất độn nano graphene oxit vào đó theo một góc nghiêng. Hydrogel được cố định vào sàn để phần trên có thể di chuyển khi chịu lực cắt nhưng phần dưới thì không. Và các chất độn được đặt ở một góc nghiêng, sao cho chúng nghiêng theo chiều kim đồng hồ từ trên xuống dưới. Khi một lực cắt tác dụng từ phải sang trái vào các chất độn nano nghiêng, chúng có xu hướng bị biến dạng và do đó mất đi lực cản. Nhưng nếu lực đến từ hướng khác và các chất độn nano quay mặt ra xa lực đó thì lực cắt tác dụng chỉ khiến chúng kéo dài hơn nữa và chúng vẫn duy trì được độ bền. Điều này cho phép tấm biến dạng theo một hướng nhưng không biến dạng theo hướng khác và trên thực tế, nhóm đã đo được sự khác biệt này và phát hiện ra rằng vật liệu này có khả năng chống chịu theo một hướng cao hơn khoảng 60 lần so với hướng kia.

Như một thí nghiệm để chứng minh điều này thực sự có thể làm được, họ đã tạo ra một khối vật liệu và đặt nó trên một giá đỡ rung. Tùy thuộc vào hướng nghiêng của các chất độn nano nhúng, vật liệu này có thể truyền năng lượng rung động xuyên qua vật liệu để làm cho các giọt nước di chuyển sang phải hoặc trái. Họ cũng có thể sử dụng các rung động để điều khiển một chuyển động tròn có thể được điều khiển theo chiều kim đồng hồ hoặc ngược chiều kim đồng hồ. Khi thiết lập giá đỡ rung theo chiều dọc, những giọt chất lỏng có màu được đặt trên hydrogel di chuyển lên trên chống lại trọng lực như thể bằng phép thuật. Theo cách này, các chuyển động dao động xen kẽ, thường không có tác dụng gì, được định hướng để tạo ra chuyển động ròng.

Cuối cùng, để thử nghiệm thêm, với sự hợp tác của các nhà nghiên cứu từ chương trình Nghiên cứu sinh RIKEN Hakubi, nhóm đã đặt giun Caenorhabditis elegans lên vật liệu, và mặc dù chuyển động của chúng thường là ngẫu nhiên, nhưng cuối cùng chúng đều di chuyển sang bên này hoặc bên kia của hydrogel. , tùy thuộc vào hướng nghiêng của bộ lọc nano được nhúng.

Theo Yasuhiro Ishida thuộc Trung tâm Khoa học Vật chất Mới nổi RIKEN, người đứng đầu dự án, “Đó là một kết quả đáng chú ý và đáng ngạc nhiên, chứng kiến cách thức năng lượng cơ học có thể được truyền theo một hướng một cách ưu tiên, theo cách rõ ràng như vậy và sử dụng một loại vật liệu khá dễ dàng để thực hiện và khá khả năng mở rộng. Trong tương lai, chúng tôi dự định tìm kiếm các ứng dụng cho vật liệu này, với hy vọng rằng chúng ta có thể sử dụng nó để sử dụng hiệu quả năng lượng rung động mà cho đến nay vẫn bị coi là lãng phí.”

####

Để biết thêm thông tin, xin vui lòng bấm vào tại đây

Liên hệ:
Jens Wilkinson
RIKEN
Văn phòng: 81-484-621-424

Nếu bạn có một bình luận, xin vui lòng Liên hệ chúng tôi.

Các tổ chức phát hành tin tức, không phải 7th Wave, Inc. hay Nanotech Now, chỉ chịu trách nhiệm về tính chính xác của nội dung.

Bookmark: