В США создали "нанополотенце", которое поможет очистить моря от нефти

Исследователи из американского Массачусетского технологического института создали простое в производстве "нанополотенце", которое может эффективно очищать воду от нефти и других углеводородных загрязнений.

В статье, опубликованной в журнале Nature Nanotechnology, ученые сообщают, что им удалось создать "циновку", сплетенную из нановолокон, которая может абсорбировать количество нефти, в 20 раз превышающее собственный вес "полотенца". Извлеченная из воды нефть пригодна к использованию, саму "циновку" также можно использовать многократно.

"Мы можем создать "бумагу" из переплетенной между собой сети волокон, которая способна избирательно абсорбировать из воды гидрофобные жидкости, подобные по своим качествам нефти", - говорит ведущий автор разработки Франческо Стелаччи (Francesco Stellacci).

С начала этого десятилетия в Мировой океан попало около 200 тысяч тонн нефти.

Кроме борьбы с нефтяными загрязнениями "нанобумага" может служить для отфильтровывания и очистки воды, добавляет его коллега Цзин Кун (Jing Kong). Она отмечает, что производство "нанополотенец" недорого, так как нановолокна, из которых оно сплетено, можно выпускать в больших количествах, чем другие наноматериалы.

Стелаччи поясняет, что применяемые сейчас для абсорбции нефти материалы менее эффективны, к тому же вместе с загрязняющими веществами они всасывают и воду, "наноциновка" же абсолютно непроницаема для воды.

"Наш материал можно оставить в воде на месяц или два, и он будет оставаться сухим. Но в то же время, если эта вода будет содержать загрязняющие гидрофобные вещества, они будут абсорбированы", - говорит Стеллаччи.

Нановолокна, сделанные из соединений марганца, устойчивы к высоким температурам. Благодаря этому нефть, задержанная мембраной, можно высвободить при нагревании "наноциновки" до температуры выше точки кипения нефти.

Работать системе позволяют два ключевых свойства. Во-первых, нановолокна, образующие "циновку", имеют множество мельчайших пор с высокими капиллярными свойствами, что позволяет им хорошо абсорбировать жидкость. Во-вторых, водоотталкивающее покрытие не дает воде проникнуть через мембрану, но пропускает гидрофобные маслянистые жидкости, такие как нефть.

"Нанополотенца" производятся примерно по той же технологии, что и обычная бумага.

"Мы делали суспензию из нановолокон, такую же, как суспензия из целлюлозы (из которой делают бумагу), высушивали ее... и получали нужный результат", - рассказывает Стеллаччи, слова которого приводятся в сообщении МТИ.

РИА

на 50%

Ученые Массачусетского технологического института создали новый материал мембраны, позволяющий увеличить эффективность топливных ячеек на основе метанола (DMFC) на 50%, сообщает The Register Hardware.

Простейшая топливная ячейка состоит из трех элементов: анода (положительного электрода), полимерной электролитной мембраны и катода (отрицательного электрода), расположенных друг за другом. Суть разработанной технологии заключается в использовании новой электролитной мембраны, расположенной между электродами. Функция мембраны заключается в пропускании положительно заряженных ионов водорода, препятствуя протеканию метанола. Новая мембрана обладает меньшей проницаемостью, то есть препятствует нежелательному протеканию метанола в большей степени, чем используемая ныне мембрана «Нафион» (Nafion). Таким образом, эффективность элемента питания увеличивается. В лабораторных тестах, после установки новой мембраны, было отмечено увеличение мощности топливной ячейки на 50%.

Новая электролитная мембрана

По словам ученых, новый материал может использоваться не только в топливных ячейках, но и открывает новые возможности в современных элементах питания. Для производства такой мембраны требуется более сложный процесс, но разработчики уверяют, что изготовить ее все же будет дешевле. Работы по исследованию нового материала продолжаются.

Мега- вспышка

Американские астрономы зафиксировали одну из наиболее ярких вспышек во Вселенной, возникающих в результате взрыва звезд. Удивительно, однако данная вспышка произошла от взрыва звезды, которая во своим масштабам значительно уступала Солнцу, а ее светимость не превышала 1% от показателей светимости нашей звезды.

Масса уникальной звезды не превышала трети массы Солнца, однако 25 апреля эта умирающая звезда, относящаяся к классу белых карликов, взорвалась, спровоцировав вспышку, которая по мощности соответствует нескольким тысячам средних звездных вспышек.

Взрыв звезды, фигурировашей в научных каталогах как EV Lacertae, впервые обнаружил российский прибор Конус, установленный на аппарате НАСА Wind. Спустя 2 минуты после обнаружения рентгеновский телескоп Swift "увидел" мега-вспышку. По словам представителей американского космического агентства, Swift регистрировал повышенную светимость в регионе нахождения EV Lacertae на протяжении 8 часов.

Вспышка была столь яркой, что любители астрономии могли наблюдать ее невооруженным глазом в ночь с 25 на 26 апреля в созвездии Ящерицы. До вспышки EV Lacertae была видима в утренние часы в Северном полушарии ежедневно на протяжении нескольких часов, когда наша планета проходила по траектории прямой линии со звездой.

По оценкам ученых, возраст EV Lacertae составлял всего несколько сотен миллионов лет и на протяжении этого времени звезда имела различные уровни светимости, хотя ни один из них и близко не приблизился к апрельскому взрыву.

"EV Lacertae в 15 раз моложе Солнца, поэтому по истории этой звезды можно опосредованно проследить историю нашей Солнечной системы в ее первый миллиард лет жизни. Молодые звезды вращаются быстрее и создают гораздо более сильное излучение во всех диапазонах, поэтому в первый миллиард лет жизни Солнечной системы Солнце вело себя совершенно иначе и влияние на планеты оно оказывало куда более сильное", - говорят в НАСА.

Черная дыра в бассейне с водой

Даже у явлений космического масштаба есть свои земные аналоги: упругие волны в жидкости во многом ведут себя подобно волнам света в пространстве. Международная группа учёных использовала это свойство воды для того, чтобы понять, существует ли в действительности излучение Хоукинга или нет. Напомним, что это излучение – испускание частиц чёрными дырами – до сих пор не подтверждено наблюдениями.

Оказалось, что чёрная дыра действительно не совсем "чёрная" и теоретически может излучать.

Профессор Ульф Леонардт (Ulf Leonhardt) из университета Сент-Эндрю (University of St. Andrews) и доктор Жермен Руссо (Germain Rousseaux) из университета Ниццы (Université Nice) устроили симуляцию чёрной дыры в гидродинамической лаборатории Genimar. Эта установка обычно используется для анализа влияния морских волн на береговую линию или для тестирования прочности субмарин.

	Основная установка лаборатории Genimar представляет собой волновод длиной 31 метр с водяным насосом на одном конце и установкой по созданию волн на другом (фотография с сайта genimar.fr).

Схема проведённого эксперимента выглядит примерно так: мощный насос на одном конце искусственного канала создаёт давление, которое гонит воду к генератору волн на противоположном конце. Направление распространения волн – против течения воды.

Несколько месяцев команда учёных снимала на видеокамеру возникающие в волноводе эффекты, варьируя скорость потока и параметры волн. Они надеялись, это даст ключ к пониманию того, что может происходить у горизонта событий: чёрные дыры напоминают космическую раковину, куда "стекается" материя, подобно воде из кухонного крана. Чем ближе она оказывается к горизонту событий, тем выше скорость "слива".

Именно такие условия исследователи решили воспроизвести в лаборатории, а горизонт событий в данном случае – место, где массы воды начинают двигаться быстрее волн, не давая им распространяться против течения.

В ходе изучения записанных на камеру гидродинамических эффектов удалось найти подтверждение теоретическому предсказанию Хоукинга. Были зафиксированы так называемые "антиволны" – эти объекты учёные ассоциируют с гипотетически возникающими на условной границе поверхности чёрных дыр античастицами.

Чёрную дыру можно сравнить с рекой, которая всегда ускоряет свой бег на пути к водопаду. То место, где скорость потока превышает скорость распространения волн, можно назвать горизонтом событий. То есть в какой-то точке скорость реки (материи, которую "засасывает" в чёрную дыру) превышает скорость распространения волн (гипотетическую скорость света). Что же происходит в этот волнующий момент? Согласно результатам гидродинамических опытов — появляются "антиволны" с противоположными обычным волнам характеристиками. В этом месте даже рыбки не в силах противостоять движению потока-материи (иллюстрация с сайта st-andrews.ac.uk).

"Конечно, поток воды не создаёт античастицы, но он может создавать антиволны. Частицы воды в обычной волне колеблются вверх-вниз, и эти колебания распространяются по ходу волны, тогда как антиволны ведут себя противоположным образом. Мы определённо наблюдали эти волны "отрицательной частоты", — говорит профессор Леонардт.

Впрочем, он же добавляет, что полученные результаты не совсем согласуются с теорией и астрофизикам ещё предстоит проделать большой путь, чтобы понять, что происходит вблизи горизонта событий. Хотя бы на примере таких простых эффектов.

---

Источник: PhysOrg.com