MY.UAНовости
Дома, которые греют сами себя — реальность? Ученые создали цемент, который генерирует электричество из тепла и работает как аккумулятор
Дома, которые греют сами себя — реальность? Ученые создали цемент, который генерирует электричество из тепла и работает как аккумулятор

Дома, которые греют сами себя — реальность? Ученые создали цемент, который генерирует электричество из тепла и работает как аккумулятор

Ученые из Юго-Восточного университета в Китае разработали новый материал на основе цемента, способный вырабатывать и хранить электричество из тепла.

Отмечается, что речь идет о смеси цемента с гидрогелем, которая была разработана группой ученых под руководством профессора Чжоу Янга. Ученые вдохновлялись слоистой структурой в середине стебля растений для создания материала, который будет превращать тепловую энергию в электрическую и сохранять ее.

Новый материал на основе цемента и гидрогеля демонстрирует коэффициент тепловой мощности (коэффициент Зеебека) — 40,5 мВ/К и коэффициент добротности

параметр колебательной системы, определяющий ширину резонанса и характеризующий, во сколько раз запасы энергии в системе больше, чем потери энергии за время изменения фазы на 1 радиан. То есть чем выше добротность колебательной системы, тем меньше потери энергии за каждый период и тем медленнее затухают колебания— 6,6×10-². Эти значения в 10 и 6 раз выше тех, что были зафиксированы для аналогичных термоэлектрических материалов на основе цемента

Биологический дизайн цементно-гидрогелевой термоэлектрической смеси/Sciencedirect

Цемент обладает свойствами ионного термоэлектрического эффекта, то есть, способен генерировать электричество. Однако этот эффект преимущественно слабый, чтобы использовать его на практике. А все из-за того, что структура цемента слишком плотная, что ограничивает скорость движения ионов.

«Разница в скорости диффузии между катионами и анионами в растворе цемента с порами из-за разницы во взаимодействии со стенками пор наделяет цемент ионными термоэлектрическими свойствами. Однако изоляция пор плотной цементной матрицей препятствует быстрой транспортировке ионов с высокой скоростью диффузии, предотвращая увеличение разницы подвижности между ионами и ограничивая повышение коэффициента Зеебека», — объясняют исследователи.

Для решения этой проблемы ученые создали многослойную структуру. В этой структуре слои цемента чередуются со слоями гидрогеля поливинилалкоголя. Слои гидрогеля быстро пропускают гидроксид-ионы (OH-). В то же время участки между цементом и гидрогелем спроектированы таким образом, чтобы прочно связываться с ионами кальция (Ca²⁺) и слабее с OH-.

Этот дисбаланс позволяет увеличить термоэлектрический эффект, ускоряя движение определенных ионов и создавая существенную разницу в подвижности. Однако инновационный материал непросто способен генерировать электричество, он также может хранить его как аккумулятор. Многослойная структура наделяет его как свойствами прочного материала, так и способностью хранить электрическую энергию. В будущем это позволит зданиям, мостам, дорогам, построенным из этого материала, питать датчики и беспроводные системы связи, непосредственно встроенные в конструкции.

По словам исследователей, разработанная ими многослойная структура позволяет создавать большое количество участков для взаимодействия, которые будут усиливать ионы в цементе и способствовать повышению термоэлектрических характеристик. Представьте себе тротуары, которые питают уличные фонари, или мосты, которые контролируют собственное структурное состояние без внешних источников питания.

Результаты исследования были опубликованы в журнале Science Bulletin

Новые пленки из оксида титана сразу превращают солнечный свет в тепло

Еще одним значительным достижением в сфере энергоэффективности стала разработка ученых из канадского Национального института научных исследований.

Ученым удалось создать тонкую пленку на основе оксида титана особой фазы Ti₄O₇, известной как «фазы Магнели», это субоксиды титана в виде порошка с уникальными электрическими и химическими свойствами. Новый материал способен напрямую преобразовывать солнечный свет в тепло с удивительно высокой эффективностью.

«Ti₄O₇ классически синтезируется методами термического восстановления в порошковой форме. Эти методы, как правило, не позволяют синтезировать чистую фазу материала Ti₄O₇ и/или точно контролировать его состав, морфологию и наноструктуру», — объясняет один из ведущих авторов исследования, аспирант Национального института научных исследований, Луик Пишон.

По его словам, с помощью этих методов чаще всего получают смешанные фазы, которые ограничивают свойства материала, в частности электропроводность. Кроме этого пригодный для использования материал ограничивается размерами небольших гранул.

Температурные профили пленок Ti₄O₇, нанесенных при разных температурах/Nature

Для решения этой проблемы команда под руководством профессора Эль Хакани применила метод магнитронного распыления. Этот метод позволяет наносить тонкие пленки и широко используется в полупроводниковой промышленности. С помощью этой технологии разработчикам удалось нанести тонкие пленки Ti₄O₇ толщиной в несколько сотен нанометров на покрытия из металла, кремния и стекла.

«Нанесенное таким образом покрытие Ti₄O₇ полностью меняет поверхностные свойства подложки, которая в противном случае может быть достаточно большой или иметь неоднородную структуру (металлические пластины, кремниевые пластины или стеклянные пластины)», — объясняет руководитель исследования, профессор Эль Хакани.

Исследователи отмечают, что разработанные ими тонкие пленки на основе Ti₄O₇ могут использоваться в производстве высокопроизводительных анодов для очистки воды. Кроме того, материал может быть существенно полезен при производстве водорода и аммиака. Этот тип покрытия может использоваться для умных окон с подогревом, что будет способствовать повышению энергоэффективности домов.

Спецпроекты

Физики определили крыши для домов с идеальным сохранением тепла

Профессор кафедры машиностроения из Университета Дьюка в США Адриан Бежан совместно с доцентом кафедры машиностроения и материаловедения в Международном университете Флориды Пежманом Марданпуром определили форму крыш для домов, которые идеально сохраняют тепло.

По результатам расчетов ученые установили, что приземистая или высокая линия крыши, будут влиять на то, как будет вести себя воздух внутри. Если взять одну вершину на А-образной раме или круглом конусе, и если эта вершина будет меньше 0,9 м в высоту, воздух будет плавно и равномерно течь по ней, как вода, стекающая по краю раковины.

Adrian Bejan, Duke University

Исходя из физики этих воздушных потоков и теплопередачи, если конек крыши короче около 0,9 м, он должен быть примерно в три или четыре раза шире своей высоты, чтобы минимизировать потери тепла.

Результаты исследования были опубликованы в журнале International Communications in Heat and Mass Transfer

По материалам Interesting Engineering; TechXplore

Теги по теме
Будівництво
Поделиться
Поделиться сюжетом
Источник материала
Что в сексе больше нравится мужчинам: честно, без мифов и стереотипов
Comments UA
2025-07-17T20:39:30Z
Гороскоп на 27 июля 2025 года по картам Таро для всех знаков зодиака
UAToday
2025-07-26T16:51:34Z
Въезд в США обрастает налогом в $250: как новый сбор усложнит въезд иностранцам
UAToday
2025-07-22T16:06:01Z
10 вещей, которые никогда не понадобятся в поездках: советы, которые помогут собрать чемодан
Знай
2025-07-26T15:21:26Z
Рецепт неприятностей в отношениях? Почему не стоит дарить часы любимому человеку
Знай
2025-07-27T11:51:31Z
И сладкий, и соленый, и кислый, и острый. Какие соусы можно купить вместо кетчупа к шашлыку
Telegraf
2025-07-27T11:27:49Z
Гороскоп на сегодня 25 июля: сопротивление Тельцов, уязвимость Раков и разочарование Рыб
Знай
2025-07-25T01:45:56Z
С хрустящей корочкой и мягкая внутри: хитрость кулинаров, которая поможет идеально пожарить картошку
Gazeta UA
2025-07-20T09:30:22Z
"Неплохо зарабатывают": Лабубу стимулировали появление "врачей" для кукол
Фокус
2025-07-27T10:21:10Z
Родился в Донецке, но стал путинистом: умер известный режиссер, снявший фильм "Мастер и Маргарита"
Telegraf
2025-07-17T10:18:58Z
Анджелина Джоли после громкого развода закрутила роман с бывшим любовником: кто он — СМИ
TSN
2025-07-26T15:18:52Z
Лорак в том числе: из азербайджанского фестиваля выгнали российских артистов
GlavRed
2025-07-17T10:21:54Z
"Главная ведьма Украины" рассказала, как занималась любовью со священником из Лавры
Фокус
2025-07-15T11:00:40Z
Алена Омаргалиева показала редкие снимки со свадьбы с мужем
Комсомольская правда
2025-07-27T11:55:53Z
Заметно похудевший Юрий Ткач восхитил романтикой с женой и показал подросшую дочь
TSN
2025-07-27T09:06:17Z
Нельзя: Тодоренко снова не смотрела за детьми и нарвалась на жесткий отказ в РФ
GlavRed
2025-07-17T14:27:51Z
Известного украинского певца нагло ограбили в Италии: "Разбили стекло и украли все"
TSN
2025-07-13T16:45:12Z
Илона Гвоздева из "Тацы со звездами" неожиданно остановила свой развод: что решил суд и почему она молчит
Знай
2025-07-15T18:52:13Z
Врач назвала среднюю продолжительность жизни мужчин в Украине: статистика впечатляет
TSN
2025-07-14T22:15:17Z
Как вода с медом с утра повлияет на здоровье: вы удивитесь
TSN
2025-07-20T09:09:20Z
Лишь два стакана в день этого сока нормализует высокое артериальное давление
Comments UA
2025-07-23T17:06:12Z
Как распознать «тихий» инфаркт
UAToday
2025-07-26T16:51:32Z
Безуглая ответила на упреки, что из-за синдрома Аспергера не может иметь доступ к гостайне
Комсомольская правда
2025-07-27T11:42:53Z
Пять продуктов, которые задерживают воду в организме
Gazeta UA
2025-07-27T11:27:25Z
В Японии разрешили выращивать человеческие эмбрионы из стволовых клеток
Новости Украины
2025-07-26T15:48:09Z
Как заставить помидоры покраснеть: действенные способы
Gazeta UA
2025-07-21T15:33:32Z
Как вывести жирное пятно - простые и действенные способы
Gazeta UA
2025-07-13T20:22:13Z
Публичная пощечина Макрону и другие выходки: СМИ выяснили, что взбесило первую леди Франции
Telegraf
2025-07-17T14:51:07Z
В кортеже Путина заметили скорую: пошли нехорошие слухи. ВИДЕО
Новости Украины
2025-07-16T18:57:01Z
Первое заявление Свириденко в должности премьер-министра Украины
Comments UA
2025-07-17T11:36:47Z
Сербия назвала условие поддержки санкций ЕС против России
Корреспондент
2025-07-25T12:33:17Z
Вучич после заявления министра отрицал возможность санкций против РФ
Апостроф
2025-07-27T11:57:53Z
Ким Чен Ын пообещал победить США
Новости Украины
2025-07-27T11:57:50Z
Трамп может "поставить на колени" Путина и закончить войну: заявление Зеленского
Comments UA
2025-07-17T15:51:59Z
Украина получила неожиданного союзника в Белом доме: на Западе озвучили детали
Comments UA
2025-07-15T13:04:10Z
Зеленский утвердил закон против независимости НАБУ и САП, несмотря на предупреждения ЕС
Европейская правда
2025-07-22T23:09:08Z
Индексация будет одинаковой для всех, независимо от профессии, - Екатерина Котенкова
Знай
2025-07-17T02:18:54Z
Это единственный мост в Украине, который поворачивается: где он находится и как называется
Telegraf
2025-07-16T19:07:22Z
Польша требует от МОН переписать учебники истории Украины: что произошло
Фокус
2025-07-17T14:30:53Z
За чем нельзя наблюдать 17 июля и что нужно отдать сегодня: приметы и запреты на Марины
Знай
2025-07-17T02:03:23Z
FT: Пентагон оплатит 33 тысячи ударных ИИ-систем для украинских дронов
Корреспондент
2025-07-27T11:54:36Z
Средняя пенсия обычного украинца и судьи: сравнились ли выплаты после пересчета
Знай
2025-07-27T11:12:49Z
В жизнь ворвутся проблемы и потеряете счастье: что нельзя делать 17 июля, приметы
GlavRed
2025-07-16T14:28:42Z
Украинских школьников за границей ждет дискриминация: учителя протестуют против новых правил МОН
Знай
2025-07-20T09:21:24Z
Украина сделала беспрецедентное предложение иностранным оборонным компаниям: о чем идет речь
Comments UA
2025-07-17T22:42:52Z
Даже не убегал: новые подробности двойного расстрела на черниговском полигоне
TSN
2025-07-17T15:36:58Z
В Украине продолжают исчезать дети: что произошло на Житомирщине
Comments UA
2025-07-16T19:21:42Z
Полиция нашла женщину, которая в метро Киева кричала пророссийские лозунги
Корреспондент
2025-07-19T11:54:06Z
Пограничники задержали 10 мужчин, которые платили криптовалютой за побег в Молдову
Новости Украины
2025-07-17T13:09:34Z
В Австрии на 6 часов застрял в туннеле немецкий скоростной поезд
Европейская правда
2025-07-27T11:36:07Z
В Киевской области спасатели деблокировали тело погибшего водителя после ДТП
Апостроф
2025-07-27T11:03:27Z
Россияне сообщают о взрывах в Подмосковье
Корреспондент
2025-07-18T03:45:47Z
Российский FPV-дрон атаковал автомобиль главного раввина Херсона
ZN UA
2025-07-17T22:39:39Z
Под Москвой прогремели взрывы - аэропорты РФ остановили рейсы
Gazeta UA
2025-07-17T04:39:15Z
Двух подростков-партизан посмертно наградили
Корреспондент
2025-07-19T14:21:35Z
Покровское направление снова под массированными штурмами россиян
Новости Украины
2025-07-17T14:39:03Z
Гороскоп на 17 июля для всех знаков Зодиака: у кого будут проблемы с финансами
Comments UA
2025-07-16T17:51:09Z
Россияне убили пятерых жителей Константиновки
Корреспондент
2025-07-19T06:33:37Z
Из-за обстрелов РФ переместили все ТЦК в одном регионе Украины: как это повлияло на мобилизацию
Comments UA
2025-07-27T11:42:07Z
Россия применяет тактику "камикадзе" на востоке Украины — The Guardian
Апостроф
2025-07-27T11:33:05Z
В ВСУ заявили о восстановлении позиций в Запорожье
Корреспондент
2025-07-19T17:09:12Z
В сердце Украины заметили пушистых "гостей": они способны нападать на людей
Telegraf
2025-07-15T22:31:21Z
Партизаны взорвали важный железнодорожный маршрут оккупантов под Тулой
Корреспондент
2025-07-20T09:39:39Z
Два рекорда за год: юная львовянка установила новое достижение на Говерле
Фокус
2025-07-27T11:39:51Z
Надя Дорофеева показала фото с Усиком после блестящего боя и поделилась впечатлениями от встречи
TSN
2025-07-20T09:09:19Z
Полюбил вас всех как родных: Лукас Васкес растрогал на церемонии прощания
Корреспондент
2025-07-17T14:30:50Z
Погиб легендарный экстремал. ВИДЕО
Новости Украины
2025-07-17T22:51:29Z
"Динамо" – "Хамрун Спартанс": прогноз букмекеров, где и когда смотреть ответный матч квалификации Лиги чемпионов
ZN UA
2025-07-27T11:57:49Z
Травмированный лидер Арсенала привлек внимание Барселоны и Тоттенхэма
Корреспондент
2025-07-27T11:51:29Z
Усик сделал символический жест перед реваншем с Дюбуа
Telegraf
2025-07-17T13:27:42Z
На этапе Бриллиантовой лиги в Лондоне украинка Левченко не выступит
Корреспондент
2025-07-18T19:54:57Z
Украинка Бакастова победила титулованного майора армии РФ, агитатора за Путина. ВИДЕО
Новости Украины
2025-07-27T11:18:51Z
Сметанина назначена и.о. генерального директора Укроборонпрома
Корреспондент
2025-07-22T19:18:36Z
Блокируют за "нетипичную активность": клиентам Ощадбанка массово замораживают карты
Знай
2025-07-16T12:37:23Z
Лукашенко распорядился штрафовать магазины за отсутствие картофеля
Корреспондент
2025-07-19T00:24:57Z
"Успешно релоцировано в Германию": появились кадры взлета самолета, который заметили над Киевом
Фокус
2025-07-16T23:21:01Z
В Украине масштабируют производство собственной взрывчатки
Лига
2025-07-27T11:21:34Z
Идентификация пенсий по-новому: кто должен пройти процедуру и как это сделать
Знай
2025-07-27T10:30:34Z
Казахстан усложнил транзит российских грузов
Корреспондент
2025-07-14T17:18:49Z
Украина с начала года получила 527 млн грн от аренды земель
Корреспондент
2025-07-17T14:18:49Z
Таможенные реестры: в Украине утвердили новые правила
Хвиля
2025-07-17T10:36:51Z
Почему вода в океане солёная, а в озёрах и реках - нет: ответ вас может удивить
UAToday
2025-07-26T16:51:54Z
Землю снова атаковала магнитная буря красного уровня: сколько будет длиться шторм
Апостроф
2025-07-17T15:51:55Z
Новый рекорд производительности солнечных панелей Японии вызывал странный эффект: что случилось
Фокус
2025-07-17T15:51:42Z
Ученые обнаружили червей, которые ели динозавров: уникальные находки на дне океана
TSN
2025-07-27T11:36:27Z
На Земле появились ранее неизвестные времена года: почему это плохо
Фокус
2025-07-27T11:30:44Z
Вот это кабель-менеджмент: как выглядит "начинка" суперкомпьютера для обучения ИИ
Фокус
2025-07-27T10:00:57Z
PlayStation анонсировала Titanic Escape Simulator – исторически точный симулятор выживания на "Титанике"
Знай
2025-07-27T07:51:17Z
Китайское кунг-фу и мрачный мир: Более 20 минут геймплея Phantom Blade Zero с S-PARTY 2025
GameMag
2025-07-27T07:01:30Z
Square Enix утратила оригинальный исходный код Final Fantasy Tactics — в The Ivalice Chronicles игра воссоздана в новом виде
GameMag
2025-07-27T06:07:27Z
На разгадку есть15 с. Попробуйте найти в головоломке странное авто
Gazeta UA
2025-07-26T07:36:54Z
В Украине распространяется новая опасная афера: автовладельцы под угрозой
Знай
2025-07-26T02:51:44Z
Renault обновила сверхбюджетный микровэн Triber
Корреспондент
2025-07-25T19:06:04Z
Китайские компании удвоили долю на европейском автомобильном рынке
Корреспондент
2025-07-25T17:27:31Z
Kia раскрыла детали модульного электрического грузовика PV5
Корреспондент
2025-07-25T17:24:28Z
Электромобиль Zeekr получил идеальную версию для украинских условий
Фокус
2025-07-25T15:57:19Z
В интернете показали редкий и малоизвестный спортбайк Citroen 80-х
Фокус
2025-07-25T15:00:33Z
Эти привычки вождения могут увеличить расход топлива до 40%
Знай
2025-07-25T09:51:54Z
В Украине упал спрос на бензиновые автомобили
Корреспондент
2025-07-25T09:33:51Z