新研发的净水膜可以在过滤时产生电力

新研发的净水膜可以在过滤时产生电力该团队声称，它可以滤除95%以上的尺寸小于一亿分之一米的污染物，包括重金属颗粒和微塑料，现在从南极洲到青藏高原的雨水中发现了令人不安的这些人类产生的物质，使其无法安全饮用，不仅如此，无论水源的酸度如何，它似乎都能发挥作用，在1-10的pH值范围内表现均良好。左图：一个自制的带有进水泵的实验池。右图：细胞的侧视图，显示中间的夹层膜该膜是一个两层夹层，顶层是导电聚合物，底部是多孔过滤器。当被污染的水倒在顶层时，它在膜上横向移动，产生离子的交叉流动，这些离子可以通过膜两端的电极作为电流被收集。虽然该研究声称该膜在实验测试中显示了"高能量生成性能"，但实验室原型很小，相应的功率数字也很小。研究摘要报告说，最大功率水平仅为16.44微瓦，在未指定的时间段内产生的能量最多为15.16毫焦耳。而且发电是连续的，仅仅10微升的水就足以发电三个多小时。该团队现在正在进行后续研究，以将其工作扩大到与工厂相关的尺寸，一份新闻稿声称，"由于该膜可以使用简单的印刷工艺制造，没有尺寸限制，由于制造成本和加工时间低，它有很大的商业化潜力"。这张狂野的图片来自于KIST的制图团队主要作者Ji-SooSang认为这种材料具有作为下一代可再生能源的潜力。他说："作为一种能够解决水资源短缺问题并同时产生生态友好型能源的新型技术，它在水质管理系统和应急电力系统中也有很大的应用潜力。"这篇论文发表在《先进材料》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1348419.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1348419.htm

接触起电现象是如何产生的？科学家们解决了这个80年的物理学之谜

接触起电现象是如何产生的？科学家们解决了这个80年的物理学之谜2008年发表在《自然》杂志上的一项研究发现，在真空中，一个简单的胶带的ESD是如此强大，以至于它们产生的X射线足以拍摄一个手指的X光图像。长期以来，人们认为两个接触/滑动的材料以相反和统一的方向充电。然而，在CE之后，人们发现，每一个分离的表面都带有（+）和（-）电荷。所谓电荷马赛克的形成被归因于实验的不可重复性、接触材料的固有不均匀性或CE的一般"随机性"。BartoszA.Grzybowski教授资料来源：UNIST由蔚山科技学院基础科学研究所（IBS）软物质和生命物质中心的BartoszA.Grzybowski教授（化学系）领导的一个研究小组十多年来一直在调查电荷镶嵌的可能来源。这项研究有望帮助控制潜在的有害静电放电，并于最近发表在《自然-物理》杂志上。"在我们2011年的《科学》论文中，我们展示了来源不明的亚微米级电荷会有不均匀性。当时，我们的假设是将这些（+/-）马赛克归结为被分离的表面之间的微观材料斑块的转移。然而，在多年的工作中，这个模型和相关的模型根本站不住脚，因为我们（和许多与我们讨论过的其他同事）逐渐不清楚这些微观斑块如何解释甚至是毫米级的极性相反的区域共存于同一表面上。尽管如此，我们和社会各界都没有更好的答案，为什么在这么多长度尺度上都能看到（+/-）马赛克，"Grzybowski教授说。图1.接触性带电电介质上的电荷镶嵌。(a)在传统的观点中，两个电中性材料（灰色）被带入接触，然后均匀地分离电荷（左下），一个是正的（红色），一个是负的（蓝色）。在另一种情况下（右下），每个表面都形成了一个高度不均匀的"电荷马赛克"，相邻的领域电荷极性相反。(b)文献中报道的电荷马赛克的拼贴图（标明了年份和比例尺）。资料来源：UNIST在最近发表在《自然-物理学》上的论文中，Grzybowski教授的小组表明，电荷镶嵌是ESD的一个直接后果。实验证明，在分离的材料之间产生了"火花"序列，它们负责形成（+/-）电荷分布，在两种材料上都是对称的。"你可能认为放电只能使电荷归零，但实际上它可以使电荷局部反转。这与点燃'火花'比熄灭它要容易得多的事实有关，"论文的主要作者YaroslavSobolev博士说。"即使当电荷减少到零时，火花也会在未被该火花触及的相邻区域的场的作用下继续进行。"最新提出的理论解释了为什么在许多不同的材料上看到电荷马赛克，包括纸片、摩擦的气球、在特氟隆表面滚动的钢球，或从相同或其他聚合物上分离的聚合物。它还暗示了当你剥开粘性胶带时发出的噼啪声的来源--它可能是等离子体放电像吉他弦一样拨动胶带的一种表现形式。研究小组指出，所提出的研究应有助于控制潜在的有害静电放电，并使我们更接近于对接触电化性质的真正理解。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1331973.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1331973.htm

受蜘蛛启发的新型表面材料可以在水下数月依然保持干燥

受蜘蛛启发的新型表面材料可以在水下数月依然保持干燥在自然界行之有效的东西往往也能为人类所用。问题在于如何利用现有工具创造出所需的生物启发材料，而这有时说起来容易做起来难。现在，由哈佛大学约翰-保尔森工程与应用科学学院（SEAS）领导的研究人员已经做到了这一点，他们从一种水栖蜘蛛身上获得灵感，开发出了一种超疏水的金属表面；也就是说，它能拒水，并能在水下保持干燥数月之久。这项研究的共同作者之一乔安娜-艾曾伯格（JoannaAizenberg）说："生物启发材料研究是一个极其令人兴奋的领域，它不断将大自然中进化出的优雅解决方案带入人造材料领域，使我们能够推出具有前所未有特性的新材料。这项研究体现了揭示这些原理如何能够开发出在水下保持超疏水性的表面"。Argyronetaaquatica，又称潜水钟蛛，是目前已知的唯一一种几乎完全生活在水下的蜘蛛。数以百万计的粗糙憎水绒毛能捕获身体周围的空气，形成一个氧气库，并在蜘蛛的肺部和水之间形成一道屏障。蜘蛛毛发截留的薄薄一层空气被称为"底盘"（plastron）。几十年来，研究人员已经知道，从理论上讲，创造稳定的水下底盘是可能的。然而，在实践中，制造潜水钟蜘蛛那样的粗糙表面会使表面的机械强度降低，容易受到温度和压力微小变化的影响。而且在以前的实验中，表面只能保持干燥数小时。研究人员知道，润湿性对分子水平的表面特性非常敏感，并受到表面形貌的强烈影响。因此，他们创造了一种亲气钛合金表面--即能吸引和排出空气或气体气泡的表面--并利用电化学氧化形成氧化层，同时对形成的氧化物进行化学溶解，从而产生纳米级的粗糙度。为了测试这种表面的稳定性，研究人员对其进行了弯曲、扭转、冷热水喷射以及沙子和钢材磨蚀，结果发现它仍然具有亲气性。它在水中连续浸泡了208多天（在研究报告发表时，该表面仍浸泡在水中，没有任何降解迹象），并在装满血液的培养皿中浸泡了数百次。该表面能够大大减少大肠杆菌和藤壶的生长，并能完全防止贻贝附着。该研究的第一作者亚历山大-特斯勒（AlexanderTesler）说："我们使用了一种理论家20年前提出的表征方法，证明了我们的表面是稳定的，这意味着我们不仅制造出了一种新型的极具排斥性、极其耐用的超疏水性表面，而且我们还可以用不同的材料再做一次。"研究人员说，这种表面有多种用途。它可用于生物医学设备，以减少术后感染，或防止水下管道和传感器的腐蚀。它还可以与SEAS团队10多年前开发的另一种生物启发材料一起使用，这种材料被称为滑液注入多孔表面技术（SLIPS）。这项研究的合著者斯特凡-科勒（StefanKolle）说："这种系统的稳定性、简易性和可扩展性使其在现实世界的应用中非常有价值。通过这里展示的表征方法，我们展示了一个简单的工具包，它可以让你优化超疏水表面以达到稳定性，这极大地改变了你的应用空间"。这项研究发表在《自然-材料》（NatureMaterials）杂志上，下面两段由SEAS制作的视频展示了这种新型表面如何排斥水和血液。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1388171.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1388171.htm

科学家展示新技术：可打印的木粉在干燥时形成复杂的形状

科学家展示新技术：可打印的木粉在干燥时形成复杂的形状制作家具等木制物品需要大量的工作，需要对木材进行采伐、处理、切割成型和加工。一些科学家正在重新思考这一过程，并取得了一些有趣的成果，耶路撒冷希伯来大学的研究人员提出了一个特别有创意的例子。该团队的技术是将木质墨水3D打印成平面形状，然后在干燥后变形为更复杂的3D形状。这项技术的关键在于水的含量可以影响木材的形状，例如一棵树在被砍伐后开始变干时的变形。这是由于材料中纤维的配置，它们的方向不同，导致木材在水分蒸发时以非均匀的方式收缩。通过利用这一特性，科学家们能够想出一种方法来仔细操纵这一变形过程，以产生所需的3D形状。本周在美国化学学会的一次会议上介绍这项工作的研究生DoronKam说：“扭曲可能是一个障碍。但我们认为我们可以尝试了解这种现象，并将其驾驭为一种理想的变形。”研究人员取出被描述为“木粉”的木材废料微粒，并与纤维素纳米晶体和木聚糖（在植物中发现的天然粘合剂）混合，以形成一种水基墨水。这种墨水可以被3D打印机挤压成平面形状，线条的方向和打印的速度决定了纤维的排列，并最终决定了干燥的木材将采取的3D形式。打印速度和打印路径可以被编程，以创建扁平的圆盘，变形为类似Pringle的马鞍形物体，或者创建矩形层，在干燥后变形为螺旋形，在顺时针和逆时针方向上扭曲。该团队相信，随着该技术的进一步完善，可以创造出更复杂的形状。科学家们设想在未来创造出像椅子或其他家具一样复杂的物体，这些物体可以作为扁平包装的结构运输，并变形为成品，不需要六角扳手。该团队还在探索这一过程如何被逆转。该项目的主要研究人员之一EranSharon说：“我们希望表明，在某些条件下，当我们想再次改变一个物体的形状时，我们可以使这些元素有反应--例如对湿度的反应。”...PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1308059.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1308059.htm

新研发的无热植物压榨机可以同时生产生物燃料和抗病毒药物

新研发的无热植物压榨机可以同时生产生物燃料和抗病毒药物为了创造一个能够从植物物质中提取水分的过程，以至于不需要热干燥，日本冈山大学的研究人员创造了一个滚动压缩机。然后他们将雪松木板、雪松碎片和一种被称为Alpiniazerumbet的生姜品种送入压机。然后将所有三种脱水材料变成颗粒，并进行燃烧，以评估它们作为燃料的有效作用。科学家们发现，雪松木板和姜类植物的压缩性比木屑更好，他们认为这是由于植物材料的内部结构以一种结构化的方式排列，而不是以木屑中更混乱的方式排列。想想看，把一管牙膏从底部卷起来。你能够从一个笔直和空心的管子中提取更多的东西，而不是从一个纵横交错的不同通道中提取。他们还发现，由雪松木板制成的颗粒在燃烧时产生的热值比生姜植物还要高。雪松颗粒的燃烧水平与总部设在瑞士的国际标准化组织（ISO）制定的标准相符，而生姜的燃烧水平约为标准的95%。(ISO是一个国际组织，在广泛的行业中制定标准)。"我们的方法不需要时间，不需要库房，也不需要额外的热干燥，可以现场操作，"研究报告的共同作者，冈山大学病理学和实验医学系的助理教授ToshiakiOhara说。"这种压缩机可以挤压木材和草药，使我们可以利用当地种植的植物促进生物质发电。这些特点对推进当地的可持续发展是有益的"。此外，即使生姜植物的燃烧效率低于最佳状态，但它们产生了最多的水溶性木质素，这种化合物长期以来一直是木浆和造纸业的一个分支，其潜在用途越来越受到关注，包括其作为抗病毒的应用。2021年的一项研究表明，植物材料的热干燥会对木质素的水溶性产生负面影响。这就是为什么新的无热干燥植物的方法有希望的原因之一，因为水溶性可以扩大一种物质的利用程度。在日本的研究中，从生姜植物以及在较小程度上从雪松片中提取的木质素有效地抑制了导致流感和猪流行性腹泻的病毒的活性。以前的研究表明，基于木质素的涂层能有效地击败2型单纯疱疹病毒和艾滋病毒。研究报告的共同作者、冈山大学跨学科科学研究中心的YutaNishina博士说："通过这种方法获得的非化学提取的水溶性木质素可以在医学、化妆品和畜牧业领域找到应用。"这项研究已经发表在《材料循环和废物管理》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1337551.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1337551.htm

利用废水发电 - 生物工程细菌正帮忙产生电力

利用废水发电-生物工程细菌正帮忙产生电力研究人员通过生物工程技术使被广泛研究的大肠杆菌产生电能。这项突破性工作发表在《焦耳》（Joule）杂志上，展示了这种细菌在各种环境中，尤其是在废水中的潜力。研究人员们表示："我们改造了大肠杆菌这种研究最为广泛的微生物来发电。虽然有一些奇特的微生物可以自然发电，但它们只能在特定化学物质存在的情况下发电。大肠杆菌可以在多种来源的环境中生长，这使我们能够在包括废水在内的多种环境中发电。"大肠杆菌是生物研究的主力军，人们利用它通过一种称为胞外电子转移（EET）的过程来发电。EPFL的研究人员对大肠杆菌进行了改造，使其表现出更强的电子传递能力，成为高效的"电微生物"。与以往需要特定化学物质才能发电的方法不同，生物工程大肠杆菌可以在代谢各种有机底物的同时发电。这项研究的主要创新之一是在大肠杆菌内创建了完整的EET途径，这是以前从未实现过的。通过整合以发电而闻名的ShewanellaoneidensisMR-1细菌的成分，研究人员成功构建了一条横跨细胞内外膜的优化途径。这种新型途径超越了以前的部分方法，与传统方法相比，电流产生量增加了三倍。该研究的首席科学家穆罕默德-穆布（MohammedMouhib）和梅拉尼娅-雷根特（MelaniaReggente）在他们位于洛桑联邦理工学院（EPFL）的实验室合影。图片来源：JamaniCaillet（EPFL）废水是工程细菌的游乐场重要的是，工程大肠杆菌在各种环境中都表现出了卓越的性能，包括从啤酒厂收集的废水。当外来的电动微生物举步维艰时，经过改造的大肠杆菌却茁壮成长，展示了它在大规模废物处理和能源生产方面的潜力。Boghossian说："我们在处理有机废物的同时还能发电，而不是将能源投入到系统中去--一举两得。我们甚至直接在洛桑当地一家啤酒厂LesBrasseurs收集的废水中测试了我们的技术。外来的电动微生物甚至无法存活，而我们的生物工程电动细菌却能以这些废水为食，成倍地繁衍生息。"这项研究的意义不仅限于废物处理。这种工程大肠杆菌能够从多种来源发电，可用于微生物燃料电池、电合成和生物传感等领域。此外，这种细菌的遗传灵活性意味着它可以进行定制，以适应特定的环境和原料，从而成为可持续技术开发的多功能工具。手稿的第一作者穆伊布说："我们的工作非常及时，因为工程生物电微生物正在推动越来越多的实际应用。我们创造了一项新纪录，与之前仅依赖部分途径的最先进技术相比，与该领域最近发表的最大论文之一中使用的微生物相比也是如此。目前该领域的所有研究工作都在进行，我们对生物电细菌的未来感到兴奋，迫不及待地希望我们和其他人能将这项技术推向新的规模。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1382965.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1382965.htm