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Verpackungen beeinflussen die Eigenschaften von Wasser

28.09.2013

Wissenschaftler des Georgia Institute of Technology haben herausgefunden, dass die Eigenschaften des Rohrleitungsmaterials die Viskosität von Wasser beeinflussen. Dies macht sich zwar nur auf Nanoebene bemerkbar.

Das Phänomen wirkt sich nicht auf die Geschwindigkeit aus, mit der Wasser aus der Flasche fließt, aber im Nanomaßstab sind unter bestimmten Bedingungen Unterschiede im Verhalten von Wasser deutlich sichtbar. Eine neue Studie zeigt, dass in nanoskopischen Glaskanälen die Viskosität von Wasser doppelt so hoch sein kann wie in Kunststoffkanälen. Einfach ausgedrückt verhält sich Wasser in nanoskaligen Glaskanälen wie eine Ketchup-dicke Flüssigkeit.

Diese Entdeckung ist auf den ersten Blick wenig hilfreich, aber sehr wichtig, insbesondere angesichts der Verbreitung von Nanotechnologien wie Mikrofluidik-Chips, die zur sofortigen Diagnose von Infektionskrankheiten entwickelt wurden. Darüber hinaus sind diese Informationen wichtig für Entwickler von mikromechanischen Systemen, ultrapräzisen 3D-Druckern und anderen Geräten, bei denen Flüssigkeiten durch winzige Löcher gepresst werden müssen.

Die Änderung der Viskosität von Wasser ist ein weiteres Beispiel für erstaunliche Phänomene im Nanobereich. Es ist seit langem bekannt, dass die sogenannten hydrophilen Materialien Wassermoleküle anziehen und ihre Bewegung behindern, während hydrophobe Materialien sie im Gegenteil erleichtern. Auf der Makroebene ist dies jedoch nicht so auffällig, aber auf der Nanoebene, wenn sich Wasser in einer Schicht von nur wenigen Molekülen bewegt, steigt die Viskosität stark an, da Wassermoleküle an der hydrophilen Oberfläche „haften“ und sich bewegen in einer engeren Gruppe.

Die Forscher untersuchten das Verhalten von Wasser im Nanomaßstab auf verschiedenen Arten von Oberflächen: Glimmer, Graphenoxid, Silizium, diamantähnlichem Kohlenstoff und Graphit. Glimmer, der in der Bohrindustrie und im Nanomaßstab verwendet wird, erwies sich als das hydrophilste Material, während Graphit am hydrophobsten war.

Wissenschaftler glauben, dass ein starker Anstieg der Viskosität auf hydrophilen Oberflächen nicht nur für Wasser, sondern auch für andere Flüssigkeiten zu beobachten ist. So können Entwickler von Miniaturmaschinen, Metamaterialien, nanostrukturierten Materialien etc. dieser Faktor sollte berücksichtigt werden.

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Energie aus dem Weltraum für Raumschiff 08.05.2024

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Neue Methode zur Herstellung leistungsstarker Batterien 08.05.2024

Mit der Entwicklung der Technologie und dem zunehmenden Einsatz von Elektronik wird die Frage der Schaffung effizienter und sicherer Energiequellen immer dringlicher. Forscher der University of Queensland haben einen neuen Ansatz zur Herstellung von Hochleistungsbatterien auf Zinkbasis vorgestellt, der die Landschaft der Energiebranche verändern könnte. Eines der Hauptprobleme herkömmlicher wiederaufladbarer Batterien auf Wasserbasis war ihre niedrige Spannung, die ihren Einsatz in modernen Geräten einschränkte. Doch dank einer neuen, von Wissenschaftlern entwickelten Methode konnte dieser Nachteil erfolgreich überwunden werden. Im Rahmen ihrer Forschung wandten sich Wissenschaftler einer speziellen organischen Verbindung zu – Catechol. Es erwies sich als wichtige Komponente, die die Stabilität der Batterie verbessern und ihre Effizienz steigern kann. Dieser Ansatz hat zu einer deutlichen Spannungserhöhung der Zink-Ionen-Batterien geführt und sie damit wettbewerbsfähiger gemacht. Laut Wissenschaftlern haben solche Batterien mehrere Vorteile. Sie haben b ... >>

Alkoholgehalt von warmem Bier 07.05.2024

Bier, eines der häufigsten alkoholischen Getränke, hat einen ganz eigenen Geschmack, der sich je nach Temperatur des Konsums verändern kann. Eine neue Studie eines internationalen Wissenschaftlerteams hat herausgefunden, dass die Biertemperatur einen erheblichen Einfluss auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks hat. Die vom Materialwissenschaftler Lei Jiang geleitete Studie ergab, dass Ethanol- und Wassermoleküle bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche Arten von Clustern bilden, was sich auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks auswirkt. Bei niedrigen Temperaturen bilden sich eher pyramidenartige Cluster, wodurch die Schärfe des „Ethanol“-Geschmacks abnimmt und das Getränk weniger alkoholisch schmeckt. Im Gegenteil, mit steigender Temperatur werden die Cluster kettenförmiger, was zu einem ausgeprägteren alkoholischen Geschmack führt. Dies erklärt, warum sich der Geschmack einiger alkoholischer Getränke, wie z. B. Baijiu, je nach Temperatur ändern kann. Die Erkenntnisse eröffnen Getränkeherstellern neue Perspektiven, ... >>

Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv

Kühlung von Servern mit einer dielektrischen Flüssigkeit 16.04.2014

Das Verfahren zum Kühlen der elektronischen Komponenten eines Computers durch Eintauchen in ein Kühlmittel wurde vor langer Zeit erfunden. Aber gerade heute gewinnen Low-Cost-Lösungen an Relevanz, die eine Kühlung von Serverkomponenten ohne den Einsatz von Wasser und Strom ermöglichen.

Trotz steigender Energieeffizienz wächst auch der Stromverbrauch einzelner Server von Jahr zu Jahr. Intel beispielsweise berichtete vor zwei Jahren über Experimente, Xeon-Prozessoren in Öl zu tauchen, die eine Reduzierung des Verbrauchs im Komplex um 50-60% zeigten. Die nächsten Experimente lassen hoffen, dass es möglich sein wird, den Stromverbrauch des Systems um 90 % oder mehr zu reduzieren.

Intel hat mit SGI ein System namens Ice X entwickelt. Tatsächlich handelt es sich um einen vollwertigen Server, der auf Intel Xeon-Prozessoren läuft und vollständig in die sogenannte "Trockenflüssigkeit" Novec von 3M eingetaucht ist. Diese Flüssigkeit ist nicht leitend, so dass elektronische Bauteile darin ohne die Gefahr von Kontaktoxidation oder Kurzschlüssen arbeiten können.

Diese Flüssigkeit hat zwar auch Nachteile: Sie lässt optische Kommunikationsleitungen nicht vollständig funktionieren, da sie in unzureichend abgedichtete Stecker gelangt und dadurch die Qualität der Datenübertragung verschlechtert. Daher müssen wir noch in diese Richtung arbeiten und unter anderem ein neues Design von Motherboards erstellen, das die Verwendung neuer Umgebungen berücksichtigt.

Die 3M Novec-Flüssigkeit wird jedoch seit mehreren Jahren unter realen Bedingungen in Feuerlöschsystemen eingesetzt, sodass ihre Herstellung fehlerfrei ist und ihr Verhalten ziemlich gut bekannt ist.

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