تولید نانو فیلترهای جاذب ذرات آلاینده هوا
یک جرعه ازجهان دانش 
بهارسادات موسوی
[گزارش ازپژوهش های تازه]
محققان سازمان پژوهشهای علمی و صنعتی ایران با حمایت بنیاد ملی علم ایران موفق به «اصلاح نانو الیاف سلولز جهت ساخت نانو فیلترهای جذب ذرات آلاینده هوا» شدند.
علیرضا عشوری، استاد پژوهشکده فناوریهای شیمیایی سازمان پژوهشهای علمی و صنعتی ایران با عنوان «اصلاح نانوالیاف سلولز جهت ساخت نانوفیلترهای جذب ذرات آلاینده هوا» درباره این طرح گفت: با گسترش شهرها و افزایش منابع آلاینده هوا و با توجه به خطراتی که آلودگی هوا برای سلامت افراد دارد، شناخت و آگاهی نسبت به جوانب مختلف این مساله از اهمیت زیادی برخوردار است. امروزه یکی از مهمترین مسائل زیست محیطی در ایران مشکل آلودگی هوا است. وی افزود: آلایندههای موجود در هوا دو نوع اولیه و ثانویه، هستند. آلایندههای اولیه موادی هستند که بر اثر منابع آلوده کننده مانند خودروها، صنایع، کارخانهها و ماشینآلات کشاورزی به هوای محیط وارد میشوند.
این پژوهشگر در ادامه بیان کرد: از طرفی، تصفیه هوا به علت تنوع بسیار زیاد آلایندهها و منابع متعدد آلودهکننده، یکی از پیچیدهترین جنبههای علمی و عملی پیش روی بشر است. روشهای کنونی که برای تصفیه هوا مورد استفاده قرار میگیرند همگی در اوایل قرن بیستم کشف و بر مبنای سیستمهای تصفیه هوای خانگی پایهگذاری شدند. یکی از روشهای مؤثر در کاهش آلودگی هوا، استفاده از نانوالیاف پلیمری و استفاده از آن ها در فیلتراسیون هوا بوده که البته در صنایع کاربرد فراوان دارند.
عشوری ادامه داد: این فیلترها با کاربردهای مختلف برای استفاده در یخچال، خودرو، محیط خانه و بیمارستانها و مراکز درمانی برای حذف باکتری، قارچ، بو و ترکیبات آلی فرار، مورد استفاده قرار میگیرند؛ اما عیب عمده این نوع فیلترها، این است که زیستتخریبپذیر نیستند و در محیط بیش از ۴۰۰ سال باقی میمانند، زیرا پلیمرهای حاصل از نفت بسیار پایدارند و بهطور طبیعی دچار تخریب نمیشوند؛ لذا این عامل باعث آلودگی بیشتر محیطزیست پس از دفع میشود.
وی تأکید کرد: در سالهای اخیر عمده تحقیقات و مطالعات معطوف به جایگزین کردن الیاف سلولزی به جای الیاف مصنوعی مثل الیاف شیشه و کربن برای ساخت محصولات سازگار با محیط زیست صورت گرفته است. فناوریهای سبز سعی دارند تا موادی ایمن با محصولات جانبی و ضایعاتی با حداقل صدمات محیط زیستی را تولید کنند.
عشوری تصریح کرد: در میان موادی که برای ساخت فیلترها استفاده میشود، سلولز از اهمیت ویژهای برخوردار است چرا که سلولز فراوانترین ماده خام بیولوژیکی موجود در طبیعت بوده و به سادگی میتواند در مقیاسهای میکرومتر تا نانومتر قابل دسترس باشد و ساختار شبکهای تشکیل دهد.
وی در پایان خاطر نشان کرد: هدف از انجام این طرح ساخت نانوفیلترهای تصفیه هوا با استفاده از نانوگرافن است و واحدهای مصرف کننده این طرح صنعت خودرو شامل انواع خودروهای سبک، نیمه سنگین، سنگین و صنعتی است. همچنین سایر صنایعی که از موتورهای احتراقی بنزینی، گازوئیلی و گاز استفاده میکنند نیز میتوانند از این نانوفیلترها استفاده کنند.
علت ومیزان سرعت پیچش کهکشان راه شیری
ستاره شناسان سرعت پیچش کهکشان راه شیری را اندازه گیری کرده اند. ستاره شناسان چینی کشف کرده اند که چرخش موجود در قرص مارپیچی کهکشان راه شیری تحت تأثیر توده عظیم ماده تاریک اطراف کهکشان ما به سمت عقب حرکت میکند.
این موضوع صرفاً به این دلیل است که حدود یک سوم کهکشانهای مارپیچی مانند کهکشان راه شیری ما دارای یک پیچ و تاب قابل مشاهده در ساختار قرصشکل خود هستند که معمولاً نتیجه عوامل مختلفی است. تصور میشود که برخورد با کهکشان دیگر در گذشته علت اصلی آن باشد؛ اما برهمکنشهای بیشتر با کهکشانهای وابسته و میدان مغناطیسی بین کهکشانها و همچنین سقوط ابرهای عظیم گازی نیز میتواند نقش خود را ایفا کند.
با این حال، حداقل در مورد کهکشان راه شیری، بازیکن کلیدی در حفظ پیچش، هاله ماده تاریک است که دیسک را احاطه کرده و بر آن تأثیر میگذارد و این پیچ و تاب با گذشت زمان ثابت نمیشود؛ چرا که همراستایی آن با بقیه کهکشان را پیش میبرد.
اخترشناسان به رهبری یانگ هوانگ از آکادمی علوم چین از یک ردیاب برای انجام دقیقترین اندازهگیری جهش پیچشی استفاده کردند و دریافتند که در نهایت به سمت عقب حرکت میکند.
تیم هوانگ از طریق روشی که آن را «تصویر متحرک» مینامند، با استفاده از دادههای فضاپیمای نجومی گایا که موقعیتها، حرکات و ویژگیها را اندازهگیری میکند، این نتایج را به دست آوردند.
تیم هوانگ توانست شکل و موقعیت پیچش این کهکشان را در ۲۰۰ سال گذشته با اجرای نقشههای جداگانه، مانند یک تصویر متحرک، نشان دهد.
آن ها دریافتند که کهکشان راه شیری به هر حال، با سرعت ۲ کیلومتر (۱.۲۴ مایل) در ثانیه به ازای هر کیلوپارسک (۳۲۶۱ سال نوری) از فضا، به صورت وارونه حرکت میکند.
کارایی ۱۰۰۰ برابری پنل خورشیدی نانوسرامیکی
محققان با کمک اکسیدآلومینیم نانوساختار ، موفق به ساخت پنل خورشیدی سرامیکی شدند که هزار برابر کارایی بالاتری نسبت به پنلهای معمولی دارد.
استفاده از فتوولتائیک یکی از گزینههای بسیار جدی برای تامین انرژی است اما هنوز چالشهایی در مسیر این فناوری قرار دارد تا این فناوری بتواند عمومیت بیشتری پیدا کند. دانشمندان به تازگی یک ماده سرامیکی ساختهاند که میتوان از آن برای تولید سلولهای فتوولتائیک استفاده نمود.
به گفته محققان این پروژه در ETH Zurich استفاده از این سرامیک موجب میشود تا پنل خورشیدی هزار برابر کارایی بالاتر نسبت به پنلهای فتوولتائیک سیلیکونی فعلی داشته باشد. این سطح از افزایش کارایی میتواند بازار سلولهای خورشیدی را متحول کند.
آنچه که مشخص شده این است که وجود نانوساختارها در این سرامیک موجب چنین عملکرد بالایی در آن شده است. این سرامیک به دلیل ضریب جذب بالای نور و همچنین رسانایی خوبی که دارد برای استفاده در پنلهای خورشیدی مناسب است. رسانایی این سرامیک حتی بهتر از پرووسکیت و سیلیکون است.
لایهای که نور را جذب می کند، از اکسید آلومینیوم و نانوذرات پروسکیت استفاده میکند زیرا این دو ، ویژگیهای قابل توجه جذب نوری دارند. پرووسکیتها در یک لایه اکسید آلومینیوم بسیار پایدار گنجانیده شدهاند که به نوبه خود آنها را از گرما، رطوبت و تأثیر مکانیکی محافظت میکند.
هنگامی که نور خورشید وارد سرامیک میشود، الکترونهای موجود در نانوذرات پروسکیت برانگیخته میشوند و به سطح انرژی بالاتری میروند. این الکترونهای برانگیخته پس از آن بسیار مؤثر جمع آوری میشوند، به کریستالهای اکسید آلومینیوم منتقل شده که کانالهای سرامیکی هستند و برای ایجاد جریان الکتریکی به سطح منتقل میشوند.
این ساختار و بافت خاص آن، سرامیک را قادر میسازد تا به طور مساوی انرژی حاصل از خورشید را در تمام سطح خود برساند و به دمای واکنش بحرانی بالا در ۱۵۰۰ درجه سانتیگراد در کل ماده برسد. ثابت شده است که این نوع جدید از پنل خورشیدی ۱۰۰۰ برابر قویتر از پنلهای قدیمی سیلیکونی خورشیدی است. جالب اینجاست که این بدان معناست که از یک متر مربع سرامیک، به اندازه هزار متر مربع پنل خورشیدی معمولی میتوان برق تولید کرد.
این سرامیک از ویژگی تقسیم مولکولهای آب به هیدروژن و اکسیژن در زیر نور خورشید برخوردار است و منجر به تولید و همچنین ذخیره سوخت هیدروژن تمیز میشود.
به نقل از ستاد نانو، محققان همچنین روشی برای استفاده از چاپ سهبعدی برای تولید سرامیک ایجاد کردهاند، این کار میتواند به انرژی خورشیدی ارزانتر و همه کارهتر برای استفاده در جاهای مختلف کمک کند.
”
افشاگر راز سبزشدن جزیرهای یخی
دانشمندان کشف کردند که صفحه یخی گرینلند در دورهای در مدت یک میلیون سال گذشته ذوب و بخشهایی از این جزیره سبز شده؛ وضعیتی که نشان میدهد صفحه یخی یادشده شکنندهتر از تصور پیشین دانشمندان است.
به گزارش پایگاه اطلاعرسانی فیز، جزیره گرینلند، کشوری جزیرهای در آمریکای شمالی، واقع در آبهای اقیانوس منجمد شمالی و محل زندگی حدود ۵۶ هزار نفر است. جزیره گرینلند، از سال ۱۷۲۱ در تملک کشور دانمارک بوده است. آمریکا دو بار پیشنهاد خرید این جزیره را داد اما دانمارک هر دو بار این پیشنهاد را رد کرد.
ورقه یخی گرینلند یک صفحه یخی است که دومین بدنه یخی بزرگ جهان را تشکیل میدهد. ضخامت آن به طور متوسط ۱.۶۷ کیلومتر و حداکثر ضخامت آن بیش از ۳ کیلومتر است. طول آن تقریباً ۲۹۰۰ کیلومتر در جهت شمالیجنوبی است و حداکثر عرض آن ۱۱۰۰ کیلومتر در عرض جغرافیایی ۷۷ درجه شمالی و نزدیک لبه شمالی آن است. صفحه یخی یک میلیون و ۷۱۰ هزار کیلومتر مربع (۶۶۰۰۰۰ مایل مربع)، حدود ۸۰ درصد از سطح جزیره گرینلند را پوشش می دهد.
حالا یک مطالعه جدید در مورد این صفحه یخی، اولین شواهد و مدارک مستقیم را در این خصوص فراهم کرده که بخش مرکزی صفحه یخی گرینلند و نه فقط کرانههای آن ، در گذشته زمینشناختی اخیر ذوب شده و از بین رفته است.
یک گروه از دانشمندان اقدام به بررسی دوباره چند اینچ از رسوبات گرفته شده از کف یک لایه یخی به عمق دو مایل در مرکز گرینلند استخراج شده در سال ۱۹۹۳ کردند که برای مدت ۳۰ سال در یک مرکز در کلرادو نگهداری شده بود. آن ها از این بابت شگفت زده شدند که در خاک آزمایششده چوب بید، اجزای حشرات، قارچ و یک بذر خشخاش وجود داشت.
پل بیرمان دانشمند دانشگاه ورمونت از محققان این کار مطالعاتی گفت: این فسیلها زیبا هستند؛ اما در مورد این که چه چیزی درباره تغییرات آب و هوایی ناشی از اقدامات انسان و ذوب یخهای گرینلند به ما میگویند، باید بگویم وضعیت روزبه روز بدتر میشود.
این مطالعه که به تازگی منتشر شده است تایید میکند یخ گرینلند در طول یک دوره گرمایی احتمالا در مدت یک میلیون سال گذشته ذوب و این جزیره سبز شده است که نشان میدهد صفحه یخی گرینلند از آنچه دانشمندان تا این چند سال گذشته تصور میکردند شکنندهتر است.
بیرمان گفت: اگر یخ پوشش دهنده مرکز جزیره ذوب شده باشد، بنابراین بخش زیادی از بقیه آن هم باید ذوب شده و این احتمالا طی مدت هزاران سال ادامه داشته است که برای خاک زمان کافی است تا یک زیستبوم شکل گیرد.
ریچارد الی از دانشمندان اصلی آب و هوایی دانشگاه پن استیت که تحقیقات جدید را مرور کرده است، گفت: این مطالعه جدید تایید میکند میزان زیادی از بالا آمدن سطح دریا در زمانی روی داده است که علل گرمایش خاص شدید نبودند. این یک هشدار است در این خصوص که اگر به گرم کردن زمین ادامه دهیم چه خساراتی ممکن است ایجاد کنیم. این در حالی است که سطح دریا در حال حاضر در هر دهه بیش از یک اینچ بالا میرود و این روند تسریع میشود.
