גרפן מתפל מים. חדשות הספרייה הטכנית בחינם

חדשות מדע וטכנולוגיה, חידוש באלקטרוניקה
ספריה טכנית בחינם / עדכון חדשות

גרפן מתפל מים

11.04.2017

בעיית הגישה למים הופכת ליותר ויותר חריפה עבור כדור הארץ - על פי הערכות האו"ם, עד שנת 2025 יותר מ-14% מתושבי העולם יחוו קשיים בגישה למי שתייה נקיים. עד היום קיימות כמה עשרות שיטות וטכנולוגיות להתפלת מי ים, חלקן משמשות לעתים בקנה מידה תעשייתי במדינות ערב העשירות הסובלות ממחסור במים מתוקים.

כל טכניקות ההתפלה הללו סובלות משני חסרונות עיקריים – הטכנולוגיות הללו או יקרות מדי ומבזבזות הרבה אנרגיה, או שמערכות הטיהור נסתמות במהירות והופכות לבלתי שמישות. כל זה הופך את ההתפלה לחסרת משמעות מבחינה כלכלית.

אנדריי גיים, זוכה פרס נובל לפיזיקה לשנת 2010, ועמיתיו באוניברסיטת מנצ'סטר מצאו שימוש חדש לגרפן, חומר חדש על בסיס פחמן שנוצר על ידי גיים וקונסטנטין נובוסלוב ב-2004. הם גילו שניתן להפוך את הגרפן ל"מסננת" אטומית מיוחדת על ידי התחשבות כיצד יונים שונים מתנהגים כשהם מוקפים במולקולות מים.

הצוות של גיים הפנה את תשומת הלב לתכונה פשוטה אחת של מים המוכרת לכימאים כבר יותר ממאה שנים - היכולת ליצור קשרי מימן חלשים עם יונים בעלי מטען שלילי וחיובי. "מיומנות" זו של מים מסבירה מדוע הם ממיסים את רוב המלחים, הסוכרים, החומצות ושאר התרכובות האורגניות והאנאורגניות בפני עצמם. למעשה, לאחר שהמלח מתמוסס במים, כל אחד מהיון שלו מוקף במעין "מעיל פרווה" של מולקולות מים.

יונים ב"מעיל פרווה" שכזה, כפי שציינו גיים ועמיתיו, יהיו גדולים יותר באופן ניכר ממולקולות המים עצמן או מאטומים בעלי מטען ניטרלי. הודות לכך, ניתן לנפות אותם ממים אם נוצרת מסננת המאפשרת מעבר מולקולות מים, אך אינה מאפשרת מעבר ליונים גדולים יותר. יונים יעוכבו על ידם בשל העובדה שהם פשוט לא "משתלבים" בהם מבלי לאבד חלק ממולקולות המים, דבר שלילי מבחינה אנרגטית מבחינת חוקי הפיזיקה.

מדענים ניסו זה מכבר להתאים את "פחמן נובל" למטרות אלו, אך הבעיה הייתה שסרטי גרפן מתנפחים כאשר הם נכנסים למים ומתחילים להעביר לא רק מים, אלא גם מגנזיום, נתרן ועוד מספר יונים של חומרים. Game, Nyre ועמיתיהם פתרו את הבעיה הזו על ידי כך שלמדו כיצד להדביק רצועות בודדות של גרפן בצורה כזו שהן כמעט לא מתנפחות במגע עם מים, באמצעות דבק אפוקסי רגיל.

בצורה זו "מסננות גרפן" כאלו עוברות רק 2% ממגנזיום, נתרן, אשלגן, ליתיום ויונים נוספים, מה שלמעשה הופך אותם למפשרי מים יעילים במיוחד שאינם דורשים מקורות אנרגיה חיצוניים. עדיין לא ברור כיצד יגיבו סרטים כאלה לזיהום. פיזיקאים מתכננים לבדוק בעתיד הקרוב.

אילו יונים וכמה מהם עוברים "מסננת" כזו תלוי במרחק בין הסרטים, מה שמאפשר להשתמש בהם לא רק להתפלת מים, אלא גם לניקוי דגימות שונות מיונים או מולקולות מיותרות. כפי שמקווים מדענים, קלות הייצור של הממברנות שלהם, העלות הנמוכה והיעילות הגבוהה שלהם יסייעו להם לחדור במהירות אפילו לפינות העניות ביותר של כדור הארץ ובכך יסייעו לפתור את בעיית הגישה למים.

<< חזרה: סין היא היצרנית הגדולה ביותר של אנרגיה סולארית 12.04.2017

>> קדימה: עריסה חכמה מפורד 11.04.2017

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

קיומו של כלל אנטרופיה להסתבכות קוונטית הוכח 09.05.2024

מכניקת הקוונטים ממשיכה להדהים אותנו עם התופעות המסתוריות והתגליות הבלתי צפויות שלה. לאחרונה הציגו ברטוס רגולה ממרכז RIKEN למחשוב קוונטי ולודוביקו לאמי מאוניברסיטת אמסטרדם תגלית חדשה הנוגעת להסתבכות קוונטית והקשר שלה לאנטרופיה. להסתבכות קוונטית יש תפקיד חשוב במדע ובטכנולוגיה של מידע קוונטי מודרני. עם זאת, מורכבות המבנה שלו הופכת את ההבנה והניהול שלו למאתגרים. התגלית של רגולוס ולמי מראה שההסתבכות הקוונטית פועלת לפי כלל אנטרופיה דומה לזה של מערכות קלאסיות. תגלית זו פותחת נקודות מבט חדשות בתחום מדע וטכנולוגיה של מידע קוונטי, ומעמיקה את הבנתנו את ההסתבכות הקוונטית והקשר שלה לתרמודינמיקה. תוצאות המחקר מצביעות על אפשרות הפיכה של טרנספורמציות של הסתבכות, מה שיכול לפשט מאוד את השימוש בהן בטכנולוגיות קוונטיות שונות. פתיחת כלל חדש ... >>

מזגן מיני Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

הקיץ הוא זמן להירגעות ולנסיעות, אבל לעתים קרובות החום יכול להפוך את הזמן הזה לייסורים בלתי נסבלים. הכירו מוצר חדש מבית סוני - מזגן המיני Reon Pocket 5, המבטיח להפוך את הקיץ לנוח יותר עבור המשתמשים בו. סוני הציגה מכשיר ייחודי - המיני-מרכך Reon Pocket 5, המספק קירור הגוף בימים חמים. בעזרתו, המשתמשים יכולים ליהנות מקרירות בכל זמן ובכל מקום פשוט על ידי לענוד אותו על צווארם. מזגן מיני זה מצויד בהתאמה אוטומטית של מצבי פעולה, כמו גם בחיישני טמפרטורה ולחות. הודות לטכנולוגיות חדשניות, Reon Pocket 5 מתאים את פעולתו בהתאם לפעילות המשתמש ולתנאי הסביבה. משתמשים יכולים להתאים בקלות את הטמפרטורה באמצעות אפליקציה ייעודית לנייד המחוברת באמצעות Bluetooth. בנוסף, זמינים לנוחות חולצות טי ומכנסיים קצרים בעיצוב מיוחד, אליהם ניתן לחבר מזגן מיני. המכשיר יכול הו ... >>

אנרגיה מהחלל עבור ספינת הכוכבים 08.05.2024

ייצור אנרגיה סולארית בחלל הופך לאפשרי יותר עם כניסתן של טכנולוגיות חדשות ופיתוח תוכניות חלל. ראש הסטארט-אפ Virtus Solis שיתף את החזון שלו להשתמש בספינת הכוכבים של SpaceX כדי ליצור תחנות כוח מסלוליות המסוגלות להניע את כדור הארץ. הסטארט-אפ Virtus Solis חשף פרויקט שאפתני ליצירת תחנות כוח מסלוליות באמצעות ספינת הכוכבים של SpaceX. רעיון זה עשוי לשנות באופן משמעותי את תחום הפקת האנרגיה הסולארית, ולהפוך אותו לנגיש וזול יותר. ליבת התוכנית של הסטארט-אפ היא להפחית את עלות שיגור לוויינים לחלל באמצעות Starship. פריצת דרך טכנולוגית זו צפויה להפוך את ייצור אנרגיה סולארית בחלל לתחרותי יותר עם מקורות אנרגיה מסורתיים. Virtual Solis מתכננת לבנות פאנלים פוטו-וולטאיים גדולים במסלול, באמצעות Starship כדי לספק את הציוד הדרוש. עם זאת, אחד האתגרים המרכזיים ... >>

שיטה חדשה ליצירת סוללות חזקות 08.05.2024

עם התפתחות הטכנולוגיה והשימוש המתרחב באלקטרוניקה, נושא יצירת מקורות אנרגיה יעילים ובטוחים הופך להיות דחוף יותר ויותר. חוקרים מאוניברסיטת קווינסלנד חשפו גישה חדשה ליצירת סוללות מבוססות אבץ בעלות הספק גבוה שיכולות לשנות את הנוף של תעשיית האנרגיה. אחת הבעיות העיקריות של סוללות נטענות מסורתיות על בסיס מים הייתה המתח הנמוך שלהן, שהגביל את השימוש בהן במכשירים מודרניים. אבל הודות לשיטה חדשה שפותחה על ידי מדענים, החיסרון הזה התגבר בהצלחה. כחלק מהמחקר שלהם פנו מדענים לתרכובת אורגנית מיוחדת - קטכול. התברר שזהו רכיב חשוב שיכול לשפר את יציבות הסוללה ולהגביר את יעילותה. גישה זו הובילה לעלייה משמעותית במתח של סוללות אבץ-יון, מה שהופך אותן לתחרותיות יותר. לדברי מדענים, לסוללות כאלה יש מספר יתרונות. יש להם ב ... >>

תכולת אלכוהול של בירה חמה 07.05.2024

לבירה, כאחד המשקאות האלכוהוליים הנפוצים ביותר, יש טעם ייחודי משלה, שיכול להשתנות בהתאם לטמפרטורת הצריכה. מחקר חדש של צוות מדענים בינלאומי מצא כי לטמפרטורת הבירה יש השפעה משמעותית על תפיסת הטעם האלכוהולי. המחקר, בראשות מדען החומרים ליי ג'יאנג, מצא כי בטמפרטורות שונות, מולקולות אתנול ומים יוצרות סוגים שונים של אשכולות, מה שמשפיע על תפיסת הטעם האלכוהולי. בטמפרטורות נמוכות נוצרים יותר אשכולות דמויי פירמידה, מה שמפחית את החריפות של טעם ה"אתנול" וגורם למשקה להיות פחות אלכוהולי. להיפך, ככל שהטמפרטורה עולה, האשכולות הופכים דמויי שרשרת יותר, וכתוצאה מכך טעם אלכוהולי בולט יותר. זה מסביר מדוע הטעם של כמה משקאות אלכוהוליים, כגון באייג'יו, יכול להשתנות בהתאם לטמפרטורה. הנתונים שהתקבלו פותחים סיכויים חדשים ליצרני משקאות, ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

אנשים יצירתיים נהנים לבזבז זמן. 16.07.2023

מחקר חדש מאוניברסיטת אריזונה, ארה"ב, מאשר שאנשים יצירתיים מוצאים לעתים קרובות הנאה בלבלות את זמנם הפנוי בשיקוף ובחקירת מחשבותיהם.

המחקר מצא כי משתתפים יצירתיים נטו פחות לחוות שעמום, אפילו כשהם לבד בחדר. גילוי זה רלוונטי במיוחד במהלך מגיפת COVID-19, כאשר אנשים רבים התמודדו עם זמן לא מובנה ותחושות של בידוד.

עם זאת, מחקרים קודמים בפסיכולוגיה ובמדעי המוח הגבילו לעתים קרובות את המשתתפים לסוגים מסוימים של חשיבה או דרשו מהם לדבר על מחשבות שכבר חשבו עליהן. מעט ידוע על האופן שבו מחשבות מתעוררות ומתפתחות באופן טבעי בהקשרים שונים.

ההיסטוריה מלמדת שמדענים, אמנים ופילוסופים מפורסמים רבים נהנו מהזמן שבו בילו לבד עם מחשבותיהם ובמהלך רגעים כאלה הגיעו לרעיונות החשובים ביותר. בזמננו המודרני, כאשר אנו יותר ויותר עסוקים ותלויים בטכנולוגיות דיגיטליות, הזמן המוקצב לרפלקציה, ללא הסחות דעת, הופך להיות נדיר.

במסגרת המחקר, המשתתפים התבקשו לשבת בחדר לבד במשך 10 דקות ללא גישה למכשירים דיגיטליים. המשתתפים לא הופנו למחשבות ספציפיות, אלא התבקשו לומר את מחשבותיהם בקול רם בזמן אמת. לאחר מכן נותחו הרשומות של 81 משתתפים.

המשתתפים, כולל אלה שהיו נוטים לקפוץ ממחשבה אחת לאחרת, הוכיחו שלאנשים יצירתיים יש יותר חשיבה אסוציאטיבית. אנשים יצירתיים דירגו את הזמן שלהם כפחות משעמם, מדברים יותר מילים בסך הכל, מה שמצביע על חשיבה חופשית יותר. בעולם של היום, שבו אנחנו יותר ויותר עסוקים בעבודה ותלויים במכשירים דיגיטליים, כדאי להקדיש זמן פשוט להירגע ולחשוב.

ראה מלא ארכיון של חדשות מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר