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Selbstheilender Beton

19.06.2021

In Massachusetts (USA) haben Forscher des Worcester Polytechnic Institute (WPI) einen Beton erfunden, der Risse von wenigen Millimetern in 24 Stunden selbst füllen kann. Beton ist das weltweit am häufigsten verwendete künstliche Baumaterial, aber es ist spröde und anfällig für Risse durch Wasser, thermische Veränderungen, Stress, Streusalz und andere Faktoren.

Um eine neue Art von Material herzustellen, verwendeten Wissenschaftler aus Worcester ein Enzym, das in roten Blutkörperchen vorkommt – Carboanhydrase. Dadurch wurde Beton viermal stärker als herkömmlicher Beton. Die Selbstheilung wird dadurch ermöglicht, dass Carboanhydrase mit Kohlendioxid aus der Luft reagiert, was zur Bildung von Calciumcarbonatkristallen führt, die Risse im Beton füllen und die Struktur stärken.

Das neue Verfahren verlängert die Lebensdauer von Betonkonstruktionen erheblich und eliminiert die Notwendigkeit kostspieliger Reparaturen oder Ersatzarbeiten. Darüber hinaus wird die Erfindung die Menge an umweltschädlichen Kohlendioxidemissionen erheblich reduzieren.

„Wenn kleine Risse automatisch repariert werden können, sobald sie auftreten, werden sie nicht zu großen Problemen, die repariert oder ersetzt werden müssen. Das klingt nach Science-Fiction, ist aber eine echte Lösung für ein bedeutendes Problem in der Bauindustrie“, so die Wissenschaftler sagen.

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Neueste Nachrichten aus Wissenschaft und Technik, neue Elektronik:

Maschine zum Ausdünnen von Blumen im Garten 02.05.2024

In der modernen Landwirtschaft entwickelt sich der technologische Fortschritt mit dem Ziel, die Effizienz der Pflanzenpflegeprozesse zu steigern. In Italien wurde die innovative Blumenausdünnungsmaschine Florix vorgestellt, die die Erntephase optimieren soll. Dieses Gerät ist mit beweglichen Armen ausgestattet, wodurch es leicht an die Bedürfnisse des Gartens angepasst werden kann. Der Bediener kann die Geschwindigkeit der dünnen Drähte anpassen, indem er sie von der Traktorkabine aus mit einem Joystick steuert. Dieser Ansatz erhöht die Effizienz des Blütenausdünnungsprozesses erheblich und bietet die Möglichkeit einer individuellen Anpassung an die spezifischen Bedingungen des Gartens sowie die Vielfalt und Art der darin angebauten Früchte. Nachdem wir die Florix-Maschine zwei Jahre lang an verschiedenen Obstsorten getestet hatten, waren die Ergebnisse sehr ermutigend. Landwirte wie Filiberto Montanari, der seit mehreren Jahren eine Florix-Maschine verwendet, haben von einer erheblichen Reduzierung des Zeit- und Arbeitsaufwands für das Ausdünnen von Blumen berichtet. ... >>

Fortschrittliches Infrarot-Mikroskop 02.05.2024

Mikroskope spielen eine wichtige Rolle in der wissenschaftlichen Forschung und ermöglichen es Wissenschaftlern, in für das Auge unsichtbare Strukturen und Prozesse einzutauchen. Allerdings haben verschiedene Mikroskopiemethoden ihre Grenzen, darunter auch die begrenzte Auflösung bei der Nutzung des Infrarotbereichs. Doch die neuesten Errungenschaften japanischer Forscher der Universität Tokio eröffnen neue Perspektiven für die Erforschung der Mikrowelt. Wissenschaftler der Universität Tokio haben ein neues Mikroskop vorgestellt, das die Möglichkeiten der Infrarotmikroskopie revolutionieren wird. Dieses fortschrittliche Instrument ermöglicht es Ihnen, die inneren Strukturen lebender Bakterien mit erstaunlicher Klarheit im Nanometerbereich zu sehen. Typischerweise sind Mikroskope im mittleren Infrarotbereich durch eine geringe Auflösung eingeschränkt, aber die neueste Entwicklung japanischer Forscher überwindet diese Einschränkungen. Laut Wissenschaftlern ermöglicht das entwickelte Mikroskop die Erstellung von Bildern mit einer Auflösung von bis zu 120 Nanometern, was 30-mal höher ist als die Auflösung herkömmlicher Mikroskope. ... >>

Luftfalle für Insekten 01.05.2024

Die Landwirtschaft ist einer der Schlüsselsektoren der Wirtschaft und die Schädlingsbekämpfung ist ein integraler Bestandteil dieses Prozesses. Ein Team von Wissenschaftlern des Indian Council of Agricultural Research-Central Potato Research Institute (ICAR-CPRI), Shimla, hat eine innovative Lösung für dieses Problem gefunden – eine windbetriebene Insektenluftfalle. Dieses Gerät behebt die Mängel herkömmlicher Schädlingsbekämpfungsmethoden, indem es Echtzeitdaten zur Insektenpopulation liefert. Die Falle wird vollständig mit Windenergie betrieben und ist somit eine umweltfreundliche Lösung, die keinen Strom benötigt. Sein einzigartiges Design ermöglicht die Überwachung sowohl schädlicher als auch nützlicher Insekten und bietet so einen vollständigen Überblick über die Population in jedem landwirtschaftlichen Gebiet. „Durch die rechtzeitige Beurteilung der Zielschädlinge können wir die notwendigen Maßnahmen zur Bekämpfung von Schädlingen und Krankheiten ergreifen“, sagt Kapil ... >>

Die Bedrohung des Erdmagnetfeldes durch Weltraummüll 01.05.2024

Immer häufiger hören wir von einer Zunahme der Menge an Weltraummüll, der unseren Planeten umgibt. Zu diesem Problem tragen jedoch nicht nur aktive Satelliten und Raumfahrzeuge bei, sondern auch Trümmer alter Missionen. Die wachsende Zahl von Satelliten, die von Unternehmen wie SpaceX gestartet werden, schafft nicht nur Chancen für die Entwicklung des Internets, sondern auch ernsthafte Bedrohungen für die Weltraumsicherheit. Experten richten ihre Aufmerksamkeit nun auf die möglichen Auswirkungen auf das Erdmagnetfeld. Dr. Jonathan McDowell vom Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics betont, dass Unternehmen rasch Satellitenkonstellationen aufbauen und die Zahl der Satelliten im nächsten Jahrzehnt auf 100 ansteigen könnte. Die schnelle Entwicklung dieser kosmischen Satellitenarmadas kann zu einer Kontamination der Plasmaumgebung der Erde mit gefährlichen Trümmern und einer Gefahr für die Stabilität der Magnetosphäre führen. Metallabfälle von gebrauchten Raketen können die Ionosphäre und Magnetosphäre stören. Beide Systeme spielen eine Schlüsselrolle beim Schutz und der Erhaltung der Atmosphäre ... >>

Verfestigung von Schüttgütern 30.04.2024

In der Welt der Wissenschaft gibt es viele Geheimnisse, und eines davon ist das seltsame Verhalten von Schüttgütern. Sie verhalten sich möglicherweise wie ein Feststoff, verwandeln sich aber plötzlich in eine fließende Flüssigkeit. Dieses Phänomen hat die Aufmerksamkeit vieler Forscher auf sich gezogen, und wir könnten der Lösung dieses Rätsels endlich näher kommen. Stellen Sie sich Sand in einer Sanduhr vor. Normalerweise fließt es frei, aber in manchen Fällen bleiben seine Partikel stecken und verwandeln sich von einer Flüssigkeit in einen Feststoff. Dieser Übergang hat wichtige Auswirkungen auf viele Bereiche, von der Arzneimittelproduktion bis zum Bauwesen. Forscher aus den USA haben versucht, dieses Phänomen zu beschreiben und seinem Verständnis näher zu kommen. In der Studie führten die Wissenschaftler Simulationen im Labor mit Daten aus Beuteln mit Polystyrolkügelchen durch. Sie fanden heraus, dass die Schwingungen innerhalb dieser Sätze bestimmte Frequenzen hatten, was bedeutete, dass sich nur bestimmte Arten von Schwingungen durch das Material ausbreiten konnten. Erhalten ... >>

Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv

Energiespeicherung in glühenden Graphitsteinen 03.07.2021

Der Bau von Solar- und Windkraftwerken ist heute billiger als der Bau von Kohlekraftwerken, aber es ist immer noch schwierig, einen kontinuierlichen Betriebszyklus von Stationen mit erneuerbaren Quellen sicherzustellen. Zwei amerikanische Unternehmen haben vorgeschlagen, Energie zu speichern, indem sie Ziegel aus leitfähigem Material auf Tausende von Grad Celsius erhitzen. Nachts und bei ruhigem Wetter beteiligen sich heiße Ziegel an der Stromerzeugung und dies ist billiger als der Einsatz von Batterien.

Antora Energy wurde 2018 gegründet und empfiehlt die Verwendung von Graphit-Wärmespeichersteinen. Tatsächlich produziert die Industrie solche Graphitblöcke bereits in großen Mengen in Form von Elektroden für Stahlwerke und Chemieunternehmen. In dieser Hinsicht müssen Sie nichts erfinden. Um Energie zu speichern, wird ein überschüssiger elektrischer Strom durch die Graphitsteine im Block geleitet und sie erhitzen sich auf 1500 ° C. Das Geheimnis liegt darin, Wärme wieder in Strom umzuwandeln.

Um Strom aus gespeicherter Wärme zu erzeugen, haben die Entwickler von Antora Energy ein thermophotovoltaisches Verfahren vorgeschlagen. Im Infrarotbereich arbeitende Fotosensoren erfassen die Wärmestrahlung der Steine und wandeln sie in Strom um. Dank der neuen Halbleitermaterialien der Gruppen III-V des Periodensystems, die die klassischen Halbleiter ersetzten, erreicht der Wirkungsgrad der Anlage 30 %, was sehr, sehr gut ist. Die Wärmenutzung auf diese Weise hält den Wirkungsgrad über den gesamten Temperaturbereich des Wärmespeichers hoch, während eine Dampfturbine in ähnlicher Anordnung mit zunehmender Abkühlung immer schlechter werden würde.

Die Energiespeicherdichte in Graphitblöcken ist vergleichbar mit der von Lithium-Ionen-Batterien und liegt mit mehreren hundert Kilowattstunden pro Kubikmeter hundertmal höher als bei Hydrospeichern oder Schwerkraftspeichern. Im Idealfall zielen die Entwickler darauf ab, die Kosten für die Speicherung erneuerbarer Energien unter die Kosten für Strom aus Erdgaskraftwerken zu senken. Diese Marke liegt bei 10 $/kWh.

Der Betrieb von Lithiumbatterien kostet 140 $/kWh und wird voraussichtlich nach 20 auf 2030 $/kWh fallen. Thermische Speicher werden viel früher billiger zu betreiben sein. Die Pilotanlage von Antora Energy soll 2022 gebaut werden. Das Geld wurde vom Staat und privaten Investoren bereitgestellt.

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