新型涂层可去除水垢 提高火力发电厂效率

新型涂层可去除水垢 提高火力发电厂效率 水垢积聚在家中固然令人烦恼，但对火力发电厂的影响更大。这些发电厂使用锅炉加热水，产生高压蒸汽，驱动涡轮机产生机械能，再由发电机转换成电能。工业热交换器和膜很容易结垢，由于热传导和流动性能效率降低，每年造成的能源损失巨大，至少占全球能源总产量的 2%。为了解决这个问题，瑞士苏黎世联邦理工学院和美国加州大学伯克利分校的研究人员合作开发了一种创新的水凝胶表面涂层，可以驱除水垢并防止其附着。研究人员首先在显微镜下观察了单个水垢晶体和周围的水流，以了解晶体如何在动态水环境中沉积和附着。然后，他们着手用软材料开发了几种涂层，并在实验室中进行了测试。研究人员主要对不同的聚合物含量进行了实验，结果发现，聚合物含量越低、含水量越高，碳酸钙晶体在表面的附着力就越差。研究人员的设计灵感来源于大自然，特别是鲨鱼皮肤上的脊，这种脊会使微生物很难附着。使用聚苯乙烯制成的模型颗粒进行的测试表明，表面脊必须比沉积在上面的颗粒小，这样才能减小接触面，从而减小产生的粘合力。该研究的第一作者朱利安-施密德（Julian Schmid）说："我们改变了材料的表面，以达到最高效率，然后以最佳结构尺寸进行晶体实验。"电子显微镜下看到的与脊状水凝胶表面涂层接触的微米级水垢晶体 Julian Schmid/ETH Zurich在水垢晶体实验过程中研究人员发现，当水流过柔软的水凝胶涂层表面时，多达 98% 大小约为 10 微米的晶体被清除。在相同条件下，这比使用未经处理的硬质基底要好 66%。目前，有时使用有毒化学品来清除热交换器和膜上的水垢。研究人员说，他们的新型表面涂层比目前的方法更环保、更高效。此外，他们还希望他们的解决方案可以推广。研究人员没有为他们的方法申请专利，而是决定公布他们的研究结果，以便其他有关方面使用和进一步开发这种新型涂层。这项研究发表在《科学进展》杂志上。 ... PC版： 手机版：

科学家揭示蜜蜂群落中黄曲霉菌的隐秘共生

科学家揭示蜜蜂群落中黄曲霉菌的隐秘共生 黄曲霉菌对在蜂群中生存有独特的适应性。资料来源：Ling-Hsiu Liao西方蜜蜂（Apis mellifera ）以蜜蜂"面包"的形式储存大量食物，作为蜂群的主要营养。这种营养丰富的食物尽管呈酸性且含水量低，却能吸引各种微生物。此外，蜜蜂面包上还涂有蜂胶这种抗菌物质，为微生物的生存创造了一个具有挑战性的环境。尽管蜂巢中的面包不适合蜜蜂食用，但蜂巢中的微生物群包括多种细菌和真菌，它们对蜜蜂食物的准备、储存和消化非常重要。贝伦鲍姆（IGOH/GEGC/GNDP）实验室的研究生丹尼尔-布什（Daniel Bush）说："大多数关于蜜蜂面包的研究都集中在细菌上，人们认为真菌并没有发挥很大的作用，因为细菌让面包对真菌来说太不友好了。在与真菌学家交谈后，我怀疑事实并非如此，于是我开始证明真菌能够成功地在蜜蜂面包中生存。"在这项研究中，研究人员使用了三种黄曲霉菌株：一种是蜂巢中没有的菌株，一种是从伊利诺伊州中部的蜂巢中分离出来的菌株，还有一种是从感染了石蒜病的蜜蜂群中分离出来的致病菌株。他们首先测试了菌株对 pH 值和温度的反应是否存在差异。之所以研究后者，是因为蜂巢全年的温度都高于外部环境，这对许多微生物来说都是一个挑战。虽然这些菌株都能在不同的温度范围内生长，但它们在不同的 pH 值条件下生长差异明显。从蜂巢中分离出来的菌株能够承受低 pH 值，而其他两种菌株则不能。这些菌株还在不同的日照电位（衡量可用水分的多少）和对蜂胶的反应条件下进行了测试。布什说："我们看到，来自蜂巢的菌株能够应对来自菌落特定来源的极端环境压力。有趣的是，它能够处理蜂胶，而蜂胶被认为具有杀菌特性。"为了更好地了解与蜂巢相关的真菌物种是如何适应环境的，研究人员还对黄曲霉菌株进行了测序，发现它有几种基因突变，能够耐受蜜蜂面包环境的恶劣条件。布什说："我们认为，这些迹象表明，真菌有一定程度的适应性，可以帮助它与蜜蜂共同生活。我们怀疑这两种生物之间存在某种互利关系，但我们还没有找到足够的证据。"研究人员现在希望研究这种真菌在蜜蜂生命周期中对不同成分的蜜蜂面包的作用。他们希望，他们的研究工作能够揭示，常规用于保护蜂巢的杀真菌剂将如何影响这些微生物。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

沙漠里遍地是“西瓜”为何无人敢吃？

沙漠里遍地是“西瓜”为何无人敢吃？ 美食挖掘机的回答 沙漠给人一种神秘的感觉，特别是走在沙漠里，温度高容易渴，看到长得很像西瓜一样的东西，以为捡到宝了，实际是个要命的东西。 在沙漠中旅行，因为高温和缺水，会让人的思维出现紊乱，并且在一定时间内出现幻觉，而有经验的驴友都知道，这个时候人已经到了一个接近极限的时候，这个时候出现的东西都不能信。 在沙漠中却长着一种像西瓜的植物，其实并不是西瓜，是药葫芦。 药葫芦是一种类似西瓜长藤的植物，一般来说外面是没有毛绒的，果实上有一些竖条纹理，瓜蒂也有公母之分。果实虽然长的像西瓜，但是却是空芯的，里面的填充物是海绵状的，中间还有很多像南瓜子的种子。 其实药葫芦和西瓜还是有明显区别的，一是药葫芦比较西瓜还圆，表皮颜色也有所区别。 药葫芦种子的长度大约为5-6毫米之间，壳的颜色是棕黄色的，带着一定的光泽度，同时硬度也比较高，壳内果实颜色是白色的。 药葫芦属于一种苦瓜类的果实，一般都是一年或者两年生的，形状有点像气球，直径大约为3-10厘米，颜色有黄色、淡黄色和乳白色三种。 药葫芦是一种藤和果实都有毒的植物，也就是说它的所有部位都有毒，有时候也被用来作为杀虫剂。当人们不小心误食后，可能会有腹泻、头疼等症状，假如不及时治疗的话，最严重的甚至可能肾脏衰竭直到死亡。 药葫芦打开之后就一目了然了，只是这个时候在沙漠里因为太渴会产生幻觉，当做没有熟的西瓜就进行补充水分，那就要出事了。 其实沙漠里也培育出过能吃的戈壁西瓜。戈壁西瓜滚圆个大，富含水分，更含有大量的微量元素，因而，戈壁西瓜也被称作硒砂瓜。 自戈壁西瓜培育出来面向市场，就广受消费者好评；各地超市专柜定价很高，销量却一直不错，其营养价值吸引了大量粉丝。 日照时间长，干旱少雨温差大，而且土壤以沙地为主，很适合西瓜这一水果的种植。在这样的气候条件下，让西瓜生长得更大更甜。充足的光照让西瓜果瓤颜色饱满，昼夜温差让西瓜口感极佳，这里的沙地土壤让西瓜根部扎得更深，含水量足，而且富含微量元素。 via 知乎热榜 (author: 美食挖掘机)

哈佛大学开发的水凝胶粘合方法有望带来新型生物材料解决方案

哈佛大学开发的水凝胶粘合方法有望带来新型生物材料解决方案 这幅插图重点展示了两种水凝胶（蓝色显示）如何通过壳聚糖薄膜（橙色显示）以不同方式结合在一起。形成的粘结异常牢固，可以抵抗高张力。资料来源：Peter Allen、Ryan Allen 和 James C. Weaver。在临床实践中，水凝胶已被用于抗病原体的治疗性给药，眼科中的眼内镜、隐形眼镜和角膜假体，组织工程和再生中的骨水泥、伤口敷料、凝血绷带和三维支架。然而，水凝胶聚合物之间的快速强力粘附仍是一项尚未解决的需求，因为传统方法往往会在粘附时间超过预期后导致粘附力减弱，而且依赖于复杂的程序。实现聚合物的快速粘合可以带来许多新的应用，例如，可以对水凝胶的硬度进行微调，使其更好地贴合特定组织；按需封装用于医疗诊断的柔性电子器件；或为身体难以包扎的部位制作自粘性组织包裹。现在，哈佛大学维斯生物启发工程研究所（Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering）和哈佛大学约翰-保尔森工程与应用科学学院（John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences，SEAS）的科学家们利用壳聚糖薄膜创造出了一种简单而多用途的方法，可以立即有效地粘合由相同或不同类型的水凝胶和其他聚合物材料制成的层。他们成功地将新方法应用于几个尚未解决的医学问题，包括组织的局部保护性冷却、血管损伤的密封，以及防止本不应相互粘连的身体内部表面发生不必要的"手术粘连"。研究结果发表在《美国国家科学院院刊》上。"壳聚糖薄膜具有在体内和体外有效组装、微调和保护水凝胶的能力，为创造再生医学和外科护理设备提供了许多新机会，"该研究的资深作者、Wyss 研究所创始核心成员 David Mooney 博士说，"壳聚糖薄膜的应用速度快、简便、有效，使其成为用途广泛的工具和组件，可在手术过程中通常很短的时间内完成体内组装过程，并可在制造设施中简单地制造复杂的生物材料结构。"穆尼还是 SEAS 的罗伯特-平卡斯家族生物工程学教授。工程学的新纽带过去几年来，穆尼在威斯研究所和SEAS的团队开发出了"强韧粘合剂"，这是一系列再生医学方法，使用可拉伸水凝胶，通过强力粘附在湿组织表面并符合组织的机械特性，促进伤口愈合和组织再生。"精确配制的韧性粘合剂和非粘性水凝胶为我们和其他研究人员提供了改善病人护理的新机会。但是，为了将它们的功能更进一步甚至更多步，我们希望能够将两种或更多水凝胶组合成更复杂的组合体，并以简单的过程快速、安全地实现这一目标，"共同第一作者、前 Wyss 研究助理 Benjamin Freedman 博士说，他与穆尼一起带头开发了几种强韧粘合剂。现有的即时粘合水凝胶或弹性体的方法有明显的缺点，因为它们依赖于有毒胶水、表面化学功能化或其他复杂的程序。通过生物材料筛选方法，研究小组确定了完全由壳聚糖制成的桥接薄膜。壳聚糖是一种含糖聚合物，可以很容易地从贝类的甲壳素外壳中提取出来，目前已被广泛应用于商业领域。例如，它目前被用于处理种子和农业生物杀虫剂、防止酿酒过程中的腐败、自愈合涂料以及医疗伤口管理。研究小组发现，壳聚糖薄膜通过与传统水凝胶粘合方法不同的化学和物理相互作用，实现了水凝胶快速而牢固的粘合。壳聚糖的糖链不是通过单个原子之间的电子共享（共价键）来产生新的化学键，而是通过静电作用和氢键（非共价键）迅速吸收水凝胶层之间的水分，并与水凝胶的聚合物支架缠结在一起，形成多个键。这使得水凝胶之间的粘合力大大超过传统的水凝胶粘合方法。首次应用为了证明他们的新方法具有广泛的潜力，研究人员把重点放在了非常不同的医疗挑战上。他们的研究表明，用壳聚糖薄膜改性的韧性粘合剂现在可以很容易地缠绕在受伤手指等圆柱形物体上，作为自粘绷带提供更好的伤口护理。由于壳聚糖键合水凝胶的含水量高，因此应用这种水凝胶还可以局部冷却下层人体皮肤，这在未来可能会成为烧伤治疗的替代疗法。研究人员还将表面经过壳聚糖薄膜修饰的水凝胶（坚韧的凝胶）无缝地包裹在肠道、肌腱和周围神经组织上，而不与组织本身粘合。"这种方法为在手术过程中有效隔离组织提供了可能，否则会形成'纤维粘连'，有时会造成破坏性后果。"Freedman 解释说："预防纤维粘连是一项尚未满足的临床需求，而商业技术还无法充分满足这一需求。"在另一项应用中，他们在一种坚韧的凝胶上铺设了一层薄薄的壳聚糖薄膜，这种凝胶已经作为伤口密封剂置于受伤的猪主动脉上，以增加绷带的整体强度，因为绷带暴露在血管中血液搏动的周期性机械力之下。"戴夫-穆尼研究小组的这项研究为生物医学水凝胶设备的工程设计增添了一个新的维度，它可以为再生医学和外科医学中尚未解决的紧迫问题提供优雅的解决方案，让许多病人从中受益，"Wyss 创始董事、医学博士唐纳德-英格伯（Donald Ingber）说，他同时也是哈佛医学院和波士顿儿童医院血管生物学朱达-福克曼（Judah Folkman）教授和 SEAS 生物启发工程汉斯约格-威斯（Hansjörg Wyss）教授。编译自/scitechdaily ... PC版： 手机版：

你家还在用不锈钢餐具吗？看完记得叮嘱家里人，别等吃亏后悔！

你家还在用不锈钢餐具吗？看完记得叮嘱家里人，别等吃亏后悔！ 不锈钢餐具在我们生活中非常常见，比如：不锈钢的碗、盘、勺子、筷子之类的，它的轻便耐用，深受大家的青睐，尤其是一些有孩子的家庭，孩子容易将碗滑落，而不锈钢的餐具就能避免出现摔碎的情况，最多也就是摔变形，并不影响使用。 然而，可能很多朋友都不知道，其实在使用这些不锈钢餐具时，它也是有注意事项的，否则还会产生对人体有害的物质。今天就来给大家聊一聊使用不锈钢餐具的注意事项，一起来看看吧！ 首先我们来了解一下不锈钢中的一些成分，它主要是由铁、铬和镍，还含有一些其他的微量元素，经过特殊工艺制作而成，它具有一定的耐用性、耐腐蚀性和抗磨性。然而，不锈钢餐具的使用并非毫无风险。如果我们使用不当，它里面的某些金属元素可能会逐渐在人体内积累，从而对我们的健康产生不利影响。因此，为了确保我们的健康，使用不锈钢餐具时必须特别注意以下几点： 第一：避免接触腐蚀性物质。 在日常生活中，我们都会经常使用不锈钢餐具来盛装一些食物。然而，使用不锈钢餐具时，我们必须要注意避免接触或盛装腐蚀性物质。这些腐蚀性物质包括酸、碱、盐等，比如酸性的醋、柠檬、番茄等；碱性的小苏打，馒头之类的；而食用盐、酱油、菜汤等，含盐的食物也都是要避免长时间的用不锈钢餐具来盛装的。否则，它们会破坏不锈钢表面的氧化膜，导致不锈钢餐具生锈和损坏。这不仅会影响餐具的美观度，还会影响其使用寿命，甚至可能对人体健康造成潜在危害。 第二：忌用强碱强氧化剂清洗。 当我们使用了不锈钢餐具盛装各种食物后，就会在表面残留一些污渍，这个时候，就需要将它清洁干净了。虽然不锈钢餐具相对容易清洗，但错误的清洁方法可能会对其表面造成一定程度的影响。在清洗的时候，我们应该避免使用强碱或强氧化剂，比如：食用碱或小苏打。因为在不锈钢厨具的表面有一层薄薄的氧化铬膜，能够防止厨具生锈和受到腐蚀。但是，这层保护膜非常脆弱，容易被强碱强氧化剂破坏，导致不锈钢餐具表面出现斑点、氧化，甚至腐蚀。所以，在清洁不锈钢餐具时，我们应该选择温和的清洁剂。 第三：忌煎中药。 不锈钢的厨具也不适合用来煎中药，一些朋友由于身体的原因，可能需要煎中药来调理身体，但一时找不到合适的厨具，就选择用不锈钢的厨具，其实这种做法是错误的。因为煎中药往往需要熬制比较长的时间，而在高温煎煮的过程中，中草药中的某些成分可能会与不锈钢厨具发生反应，产生一些不良物质。这些物质不仅对中草药的疗效产生负面影响，还会对人体健康造成潜在危害。所以不锈钢餐具并不适合用来熬中药，我们最好就选择陶瓷类的容器来煎中草药。 第四：不宜空烧。 空烧是指厨具在没有食物或水的情况下，直接暴露在高温火焰下。很多朋友炒菜时，都会习惯先将锅烧热，所以在使用不锈钢餐具时也用上相同的习惯。比如在使用不锈钢餐具热菜或者煮食物时，先将它烧热来，或者只有一点食物，而火开太大，导致不锈钢厨具没有食物的地方处在空烧的状态。然而，不锈钢的导热系数低热，传导慢，空烧会造成炊具表面镀铬层老化脱落。而且空烧还会加速不锈钢表面的氧化反应，缩短厨具的使用寿命。 另外，购买不锈钢厨具是一件需要慎重考虑的事情，因为不锈钢厨具的质量和性能，直接影响到我们的烹饪体验和食品安全。在购买不锈钢厨具时，要选择正规品牌和商家，避免购买到劣质的不锈钢餐具，而且注意不锈钢的材质，要符合国家相关标准和规定，具有良好的耐腐蚀性和耐用性。我们日常生活中，常见的食品级不锈钢型号：有304不锈钢和316不锈钢等。只有购买到符合标准的不锈钢厨具，使用起来才更加安全、耐用。如果今天的文章对您有帮助，那就点一个关注，点一个赞，感谢您的支持。 生活小妙招 via Invalid media:

科学家开发出可永久运行的新型泥土动力燃料电池

科学家开发出可永久运行的新型泥土动力燃料电池 美国西北大学的研究人员推出了一种由土壤微生物驱动的燃料电池，其性能大大优于同类技术，并为低能耗设备提供了一种可持续的供电解决方案。燃料电池的 3D 打印帽露出地面。盖子可以防止碎屑进入设备，同时保证空气流通。图片来源：Bill Yen/西北大学为了测试这种新型燃料电池，研究人员用它为测量土壤湿度和探测触摸的传感器供电，这种能力对于追踪路过的动物非常有价值。为了实现无线通信，研究人员还为土壤供电传感器配备了一个微型天线，通过反射现有的无线电频率信号将数据传输到邻近的基站。这种燃料电池不仅能在潮湿和干燥的条件下工作，而且其功率比同类技术高出 120%。这项研究成果将于今天（1月12日）发表在《交互、移动、可穿戴和泛在技术计算机械协会论文集》（Proceedings of the Association for Computing Machinery on Interactive, Mobile, Wearable, and Ubiquitous Technologies）上。研究报告的作者还将向公众发布所有设计、教程和模拟工具，以便其他人可以使用并在此基础上开展研究。"物联网（IoT）中的设备数量在不断增长，"领导这项工作的西北大学校友比尔-颜（Bill Yen）说。"如果我们想象未来会有数万亿台这样的设备，我们就不可能用锂、重金属和对环境有害的毒素来制造每一台设备。我们需要找到能够提供低能量的替代品，为分散的设备网络供电。在寻找解决方案的过程中，我们将目光投向了土壤微生物燃料电池，它利用特殊微生物分解土壤，并利用低能量为传感器供电。只要土壤中有供微生物分解的有机碳，燃料电池就有可能永远持续下去"。该研究的主要作者比尔-颜（Bill Yen）在西北大学实验室测试时埋入燃料电池。资料来源：美国西北大学西北大学的 George Wells 是这项研究的资深作者，他说："这些微生物无处不在，它们已经生活在各处的土壤中。我们可以使用非常简单的工程系统来捕捉它们的电力。我们不会用这种能量为整个城市供电。但我们可以捕获微量的能量，为实用的低功率应用提供燃料。"威尔斯是西北大学麦考密克工程学院土木与环境工程系副教授。Yen 现在是斯坦福大学的博士生，当他还是 Wells 实验室的一名本科生研究员时，就开始了这个项目。近年来，全球越来越多的农民采用精准农业作为提高作物产量的策略。这种技术驱动的方法依靠精确测量土壤中的水分、养分和污染物含量，从而做出提高作物健康水平的决策。这需要一个广泛、分散的电子设备网络来持续收集环境数据。Yen说："如果你想在野外、农场或湿地安装传感器，你只能在传感器上安装电池或收集太阳能。太阳能电池板在肮脏的环境中无法正常工作，因为它们会被灰尘覆盖，在太阳不出来的时候无法工作，而且会占用很大的空间。电池也具有挑战性，因为它们会耗尽电力。农民不会绕着 100 英亩的农场定期更换电池或清除太阳能电池板上的灰尘。"为了克服这些挑战，威尔斯、Yen 和他们的合作者想知道，他们是否可以从现有环境中获取能量，也就是从农民正在监测的土壤中获取能量。基于土壤的微生物燃料电池（MFC）于 1911 年首次出现，其工作原理与电池类似具有阳极、阴极和电解质。但 MFC 并不使用化学物质来发电，而是从细菌中获取电能，这些细菌会自然地向附近的导体提供电子。当这些电子从阳极流向阴极时，就形成了一个电路。燃料电池从地下取出进行研究后，被泥土覆盖。图片来源：Bill Yen/西北大学但是，为了让微生物燃料电池不受干扰地运行，它们需要保持水分和氧气，而这在埋于地下的干燥泥土中是很难做到的。Yen说："虽然MFC作为一种概念已经存在了一个多世纪，但其不可靠的性能和低输出功率阻碍了人们对其进行实际应用，尤其是在低湿度条件下。"考虑到这些挑战，Yen 和他的团队开始了为期两年的开发实用、可靠的基于土壤的 MFC 的旅程。他的考察包括创建和比较四种不同的版本。首先，研究人员对每种设计的性能进行了长达九个月的数据收集。然后，他们在室外花园测试了最终版本。性能最好的原型既能在干燥条件下工作，也能在水浸环境下工作。其成功的秘诀是它的几何形状。获胜的燃料电池没有采用阳极和阴极相互平行的传统设计，而是采用了垂直设计。阳极由碳毡（一种廉价、丰富的导体，可捕捉微生物的电子）制成，与地表水平。阴极由惰性导电金属制成，垂直置于阳极之上。虽然整个装置是埋在地下的，但垂直设计确保了上端与地表齐平。设备顶部有一个 3D 打印的盖子，以防止碎片掉落。顶部的小孔和阴极旁的空气室可以保证稳定的气流。阴极的下端一直深埋在地表之下，确保它能从周围潮湿的土壤中保持水分，即使地表土壤在阳光下变干也是如此。研究人员还在阴极的一部分涂上了防水材料，使其在洪水中能够呼吸。而且，在可能发生的洪水过后，垂直设计还能使阴极逐渐变干，而不是一下子变干。平均而言，由此产生的燃料电池所产生的电量是传感器运行所需电量的 68 倍。它还足够坚固耐用，能够承受土壤水分的巨大变化从略微干燥（体积含水量为 41%）到完全浸入水中。研究人员说，他们的土基 MFC 的所有组件都可以在当地五金店买到。下一步，他们计划开发一种由完全可生物降解材料制成的土基 MFC。这两种设计都绕过了复杂的供应链，避免了使用冲突矿产。"通过COVID-19大流行，我们都熟悉了危机是如何扰乱全球电子产品供应链的，"该研究的合著者、前西北大学教师、现就职于佐治亚理工学院的乔赛亚-赫斯特（Josiah Hester）说。"我们希望制造出使用本地供应链和低成本材料的设备，让所有社区都能获得计算能力"。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：