负碳水泥可以用有助于捕获二氧化碳的矿物质制成
由矿物橄榄石制成的水泥样品，有助于在生产过程中固碳 海伦·桑德伯格/Seratech 一种叫做橄榄石的丰富矿物质可以帮助制造负碳水泥。 这一过程可以帮助解决水泥的巨大碳足迹——这种材料约占全球二氧化碳排放量的 8%。 橄榄石是地幔的主要成分之一，每个大陆都有储量。 “它是为数不多的十亿吨级矿物之一，”说 萨姆·德雷珀 Seratech 是一家英国公司，该公司已获得将橄榄石转化为水泥的工艺专利。 Seratech 等数十家初创企业正在开发低碳方法来生产水泥，例如补充钢铁副产品或回收水泥生产中释放的二氧化碳。 大多数排放发生在加热石灰石以生产熟料（水泥中的粘合剂）以及燃烧化石燃料以产生热量时。 德雷珀和他的同事们希望通过更丰富的橄榄石来寻找一些常见熟料的替代品。 橄榄石含有二氧化硅，可以使水泥更坚固、更耐用。 也可以从中提取硫酸镁，这种盐与二氧化碳反应形成矿物质来隔离气体。 研究人员通过将橄榄石粉溶解在硫酸中来提取这些化合物。 分离二氧化硅和硫酸镁后，他们将二氧化碳鼓泡通过镁浆，形成一种称为三水镁石的矿物。 德雷珀表示，为了扩大这一过程的规模，水泥厂将使用从排放源或空气中捕获的二氧化碳，使整个过程的碳负排放。 剩余的三水锰矿可以回收利用，制成新的建筑材料，如砖块。 研究人员估计，用这一过程中的二氧化硅代替混凝土混合物中 35% 的普通水泥，将生产出碳中性水泥，而掺入 40% 或更多的水泥将使其成为负碳水泥。 德雷珀表示，目前的建筑标准允许这种材料取代高达 55% 的水泥，但他表示，他们还没有制造出足够的材料来进行可靠的测试。 该过程利用了众所周知的反应，说 拉斐尔·桑托斯 在加拿大圭尔夫大学，但提供了一种新颖且“合理”的方式将它们结合起来。 然而，他说，其中一些化学物质可能很难回收。 英国皇家学会开放科学 DOI：https://doi.org/10.1098/rsos.231645 主题： 2024-05-01 00:01:02 1714541697
薄如钢、有弹性且坚固：“奇迹”材料石墨烯最终能否改变我们的世界？ | 材料科学
二十年前，科学家宣布他们创造了一种新的奇迹材料，它将改变我们的生活。 他们称之为 石墨烯。 它由以六边形排列的单层碳原子组成，是有史以来最坚固的材料之一，而且从良好的角度来看，它比铜具有更好的电和热导体。 技术革命的前景似乎是无限的，新一代超高速处理器和计算机已被预测。 报道称，它可以使电池充电速度提高五倍，并使混凝土强度提高 35%。 它甚至被提出作为坑洼的解决方案； 据称，只要将其与传统的表面材料混合，现代驾驶的诅咒就会被消除。 曼彻斯特大学教授安德烈·海姆（左）和康斯坦丁·诺沃肖洛夫发现了石墨烯。 摄影：乔恩·超级/美联社 发现它的曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫是 荣获诺贝尔物理学奖 2010年，国家石墨烯研究所在该大学成立。 但对这种神奇材料的炒作已经大大减弱。 石墨烯尚未引发电子革命； 坑洼仍然伴随着我们。 那么石墨烯革命发生了什么？ 为什么它没有改变我们的世界？ 伦敦玛丽女王大学材料科学教授科林·汉弗莱斯爵士给出了一个直截了当的答案：“石墨烯仍然是一种非常有前途的材料。 问题在于扩大生产规模。 这就是为什么它没有产生预期的影响。” 汉弗莱斯解释说，石墨烯最初是以一种相当不寻常的方式制造的。 海姆和诺沃肖洛夫通过在石墨块上贴上胶带并将各层剥离直到得到一个原子厚度的石墨层来创造它。 “但这只是一小片，直径只有几毫米，”他补充道。 “你不能用这样的废料制造电子设备。 对于正常运行的设备，您必须拥有至少 6 英寸的材料晶圆。 因此，IBM、三星和英特尔花费了数十亿美元试图扩大石墨烯生产规模，以有用的形式和数量生产石墨烯，但收效甚微。” 结果，石墨烯革命被搁置，尽管最近有令人鼓舞的迹象表明该技术可能很快就会恢复其最初的承诺。 汉弗莱斯相信，由于石墨烯设备制造方面的突破，市场可能很快就会重新焕发活力。 汉弗莱斯和他的同事在这一领域取得了一项关键进展，他们意识到用于制造氮化镓电子元件的技术可以用来大规模制造石墨烯。 跳过过去的时事通讯促销 最好的观察家作家为您带来的本周新闻、文化和故事的分析和观点
在工业中长期接触银和二氧化硅纳米粒子的工人中可以检测到高炎症细胞因子基因表达
长期接触银和二氧化硅纳米颗粒会显着增加出现皮肤损伤的工人的 IL8、TNF-α、IL4 和 IL6 基因表达 以倍数变化 (FCH) 形式呈现的 PCR 结果表明，与健康人相比，在工作场所长期暴露于银和二氧化硅纳米粒子后出现皮肤损伤的参与者中，IL8、TNF-α、IL4 和 IL6 的 mRNA 水平显着上调对照组没有接触过纳米粒子。 暴露于银纳米粒子两次或三次后，IL8、TNF-α、IL4 和 IL6 的基因表达显着升高（IL8 P < 0.001，TNF-α P < 0.05，IL6 P < 0.0001，IL4 P < 0.05） （IL8 的 P < 0.0001，TNF-α 的 P < 0.0001，IL4 的 P < 0.01，IL6 的 P < 0.0001）数十年的暴露。 同样，暴露于二氧化硅纳米颗粒后，暴露几十年（P < 0.01）和三十（P < 0.0001）后，IL8 的基因表达显着升高。 仅在接触二氧化硅纳米粒子三十年后，TNF-α […]
用于视网膜植入的纳米材料可以帮助恢复视力
分享这个 文章 您可以在 Attribution 4.0 International 许可下自由分享本文。 研究人员报告说，一种用于视网膜植入的新型纳米材料有朝一日可以帮助数百万人恢复视力。 视网膜色素变性就像一个小偷，正在逐渐偷走全世界约 200 万人的视力。 目前，还没有有效的治疗方法来阻止或纠正这种遗传性疾病造成的损害，这种疾病会杀死眼睛后部的感光细胞。 突破性的新材料可能会改变这一点。 当制成视网膜植入物并通过激光照射激活时，生物相容性纳米复合材料显示出在声学刺激患病视网膜中的细胞方面的前景，向大脑的细胞发送信号。 视觉皮层。 研究称：“尽管还有很长的路要走，但我们材料的直接应用是生产视网膜假体，可以为视力丧失的患者带来我们所说的‘类似视觉’的体验。”团队成员亚历山德拉·帕特森(Alexandra Patterson)是约翰·霍普金斯大学怀廷工程学院材料科学与工程系的研究生，与材料科学与工程教授詹姆斯·斯派塞(James Spicer)一起参与了该项目。 “但这种材料在其他医学领域以及能源生产、精密测量和成像方面也有潜在的应用。” 该团队开发的柔软、灵活的材料含有一种称为金属的纳米粒子 钯，它可以将光转换成声波，从而激活 视网膜细胞。 使用一种特殊技术，让他们直接在有机硅基质内生长颗粒，确保所得材料在暴露于低功率光脉冲时能够产生强烈的刺激声波。 该团队使用 X 射线衍射和透射电子显微镜来确认有机硅基质内钯颗粒的尺寸和排列，然后使用分光光度计评估其光学特性，分光光度计是一种测量样品如何吸收或透射光的工具。 “我们了解到，对于这种应用，材料在暴露于激光时必须具有生物相容性、稳定性和坚固性——这些特性很难实现，”帕特森说。 “一个领域的绩效提高可能意味着另一领域的绩效下降。” 目前，该团队的其他成员正在测试该材料如何与视网膜细胞相互作用，而帕特森和斯派塞正在探索将他们的新型材料转变为特定的弯曲形状。 帕特森说：“到目前为止，我们所有的材料都是平坦的，因此我们下一步的努力将是开发一种能够遵循人类视网膜轮廓，同时保持植入材料所需特性的材料。” Seth Billings 的团队涵盖人工智能、计算机视觉和光学系统等重点领域，并在自主、机器人、康复技术以及介入和诊断医学领域得到应用。他表示，该研究小组取得的进展“是我们的关键支柱”利用光声学治疗由退行性视网膜疾病引起的无法治愈的失明的策略。 这种材料不仅可以增强我们利用光声学实现的刺激效果，而且还可以起到保护视网膜敏感组织免受激光直接照射的双重功能。” 研究人员提出 他们的结果 去年夏天在韩国举行的 2023 年 IEEE 第 23 届国际纳米技术会议上。 他们的工作得到了约翰霍普金斯大学 SURPASS 计划的支持，这是怀廷工程学院和应用物理实验室之间一项耗资数百万美元的计划。 来源： 约翰霍普金斯大学 1708719413 #用于视网膜植入的纳米材料可以帮助恢复视力 2024-02-23 16:07:30
石墨烯层可以帮助保护雕像和绘画免受损坏
乐山大佛雕像，雕刻在悬崖面上 约翰·W·巴纳根/孤独星球图片/盖蒂图片社 石墨烯是一种极薄的材料，以其优异的导电性而闻名，也可以成为保存绘画、雕像和历史建筑的有力工具。 石墨烯通常被称为“神奇材料”，由单层碳原子组成，具有高度耐热、耐酸和物理损伤的能力。 它还仅吸收约 2% 的可见光，使其大部分是透明的，并且是屏蔽艺术品的良好候选者。 毛罗·莫利亚内蒂 在意大利理工学院和他的…… 1706537775 #石墨烯层可以帮助保护雕像和绘画免受损坏 2024-01-29 12:00:56
AI 提出的电池设计可减少 70% 的锂用量
研究人员测试使用人工智能设计的新材料的电池 Dan DeLong for Microsoft 人工智能可以加速寻找和测试新材料的过程，现在研究人员已经利用这种能力开发了一种较少依赖昂贵的矿物锂的电池。 锂离子电池为我们日常使用的许多设备以及电动汽车提供动力。 它们也将成为绿色电网的必要组成部分，因为需要电池来存储来自风力涡轮机和太阳能电池板的可再生能源。 但 锂很贵 并开采它 破坏环境。 寻找这种关键金属的替代品可能成本高昂且耗时，需要研究人员在数年的时间里开发和测试数百万种候选材料。 使用人工智能， 内森·贝克 微软的同事和他的同事在几个月内完成了这项任务。 他们设计并制造了一种电池，其锂用量比一些竞争设计减少了 70%。 研究人员重点研究了一种电池 仅包含实体零件，他们寻找用于电荷移动的电池组件的新材料，称为电解质。 他们一开始有 2360 万 候选材料 通过调整现有电解质的结构并将一些锂原子替换为其他元素来设计。 然后，人工智能算法消除了它计算出的不稳定材料，以及那些使电池工作的化学反应较弱的材料。 研究人员还考虑了电池活跃工作时每种材料的表现。 仅仅几天后，他们的名单就只剩下几百个候选者，其中一些以前从未被研究过。 “但我们不是材料科学家，”贝克说。 “所以我打电话给一些曾在能源部从事大型电池项目的专家……并说，‘你觉得怎么样？ 我们疯了吗？” 维杰·穆鲁格桑 华盛顿州太平洋西北国家实验室的科学家是接电话的科学家之一。 他和他的同事为人工智能提出了额外的筛选标准。 经过更多轮淘汰后，穆鲁格桑的团队最终选择了人工智能的一项建议在实验室进行综合。 它之所以引人注目，是因为穆鲁格桑预计的锂原子中有一半被钠取代了。 他说，这是一种非常新颖的电解质配方，将两种元素结合在一起引发了有关材料在电池内部如何工作的基本物理原理的问题。 他的团队用这种材料制造了一种工作电池，尽管其电导率比使用更多锂的类似原型要低。 贝克和穆鲁格桑都表示，优化新电池还有大量工作要做。 然而，从 Murugesan 第一次与微软团队交谈到电池能够打开灯泡，其制作过程大约花了九个月的时间。 “就机器学习工具而言，这里的方法是前沿的，但真正提升这一点的是产品的制作和测试，”说 拉斐尔·戈麦斯-邦巴雷利 麻省理工学院的教授，他没有参与该项目。 “预测很容易； 很难说服某人投资实际实验。” 他说，该团队使用人工智能来加速和增强物理学家几十年来一直在进行的计算。 但这种做法在未来仍可能会遇到障碍。 这 训练人工智能所需的数据 他说，这种类型的工作通常很少，而且电池组件以外的材料可能需要更复杂的元素组合方式。 主题： 1704913943 #提出的电池设计可减少 […]
银河系中 1900 多颗系外行星可能会下钻石雨
钻石雨可能落在大量系外行星上 Shutterstock 宇宙中冰冷行星的天空可能布满了钻石。 压缩的碳化合物可以在比研究人员认为所需的温度低的极端温度下转化为钻石，这可能使钻石雨成为冰巨星内部的常见现象。 过去，实验室实验导致人们对实验条件感到困惑。 钻石可能形成 天王星和海王星等冰巨星内部。 有两种类型的实验对此进行研究：动态压缩实验（其中碳化合物受到突然冲击）和静态压缩实验（其中将它们放置在室内并逐渐压缩）。 到目前为止，动态压缩实验需要更高的温度和压力才能形成钻石。 蒙戈·弗罗斯特 在加利福尼亚州的 SLAC 国家加速器实验室，他和他的同事进行了一组新的实验，使用静态压缩和动态加热，压缩聚苯乙烯（与制造聚苯乙烯泡沫塑料相同的聚合物），通过 将其挤压在两颗钻石之间 然后用 X 射线脉冲照射它。 他们观察到，在约 2200°C 的温度和约 19 吉帕斯卡的压力下，聚苯乙烯开始形成钻石，条件类似于天王星和海王星浅层内部的条件。 这些压力远低于早期使用动态压缩的实验中发现的形成金刚石所需的压力。 该反应花费的时间比通常进行的动态压缩实验要长，这可能解释了为什么此类实验没有发现低压金刚石的形成。 “它与既定的结果不一致，也不是我们期望看到的结果，但它很好地适应了并且将一切联系在一起，”弗罗斯特说。 “事实证明，这一切都取决于不同的时间尺度。” 这可能意味着钻石雨可能发生在比我们之前想象的更小的行星上。 在已确认的 5600 颗左右系外行星中，研究人员计算出超过 1900 颗可能存在钻石雨。 这也意味着在太阳系内，钻石形成的深度可能比我们想象的要浅，这可能会改变我们对巨行星内部动力学的理解。 这种较浅的地层可以让钻石雨在向这些行星的中心下沉时穿过一层冰。 这反过来又会影响 冰冷世界的磁场，这些内容很复杂且难以理解。 主题： 2024-01-09 10:02:22 1704798782
钻石雨在宇宙中可能比我们想象的更常见
钻石雨可能落在大量系外行星上 Shutterstock 宇宙中冰冷行星的天空可能布满了钻石。 压缩的碳化合物可以在比研究人员认为所需的温度低的极端温度下转化为钻石，这可能使钻石雨成为冰巨星内部的常见现象。 过去，实验室实验导致人们对实验条件感到困惑。 钻石可能形成 天王星和海王星等冰巨星内部。 有两种类型的实验对此进行研究：动态压缩实验，其中碳化合物受到突然冲击；以及静态压缩实验，其中它们被放置在室内并逐渐压缩。 到目前为止，动态压缩实验需要更高的温度和压力才能形成钻石。 蒙戈·弗罗斯特 在加利福尼亚州的 SLAC 国家加速器实验室，他和他的同事们进行了一组新的实验，使用静态压缩和动态加热，压缩聚苯乙烯（与制造聚苯乙烯泡沫塑料相同的聚合物），通过 将其挤压在两颗钻石之间 然后用 X 射线脉冲照射它。 他们观察到，在约 2200°C (4000°F) 的温度和约 19 吉帕斯卡的压力下，聚苯乙烯开始形成钻石，条件与天王星和海王星浅层内部的条件相似。 这些压力远低于早期使用动态压缩的实验中发现的形成金刚石所需的压力。 该反应花费的时间比动态压缩实验通常运行的时间更长，这可能解释了为什么此类实验没有发现低压金刚石的形成。 “它与既定的结果不一致，也不是我们期望看到的结果，但它很好地适应了并且将一切联系在一起，”弗罗斯特说。 “事实证明，这一切都取决于不同的时间尺度。” 这可能意味着钻石雨可能发生在比我们之前想象的更小的行星上。 在已确认的 5600 颗左右系外行星中，研究人员计算出超过 1900 颗可能存在钻石雨。 这也意味着在太阳系内，钻石形成的深度可能比我们想象的要浅，这可能会改变我们对巨行星内部动力学的理解。 这种较浅的地层可以让钻石雨在向这些行星的中心下沉时穿过一层冰。 这反过来会影响 冰冷世界的磁场，这些内容很复杂且难以理解。 主题： 2024-01-08 18:38:22 1704743587