Лигнин — это природный полимер, который составляет до трети массы древесины и отвечает за ее прочность и защиту от влаги. Именно он делает дерево твердым (на изображении иллюстрация лигниновой клеточной стенки). Каждый год в мире образуется более 50 млн тонн лигнина, но большую часть этого ценного материала до сих пор просто сжигают как побочный продукт целлюлозно-бумажной промышленности.
Ученые Института Фраунгофера (IKTS) предложили иной подход — использовать лигнин в аккумуляторах. В рамках проекта ThüNaBsE древесный лигнин нагревают до 1400 °C без доступа воздуха, получая мелкодисперсный углерод, из которого изготавливают анод для натрий-ионной батареи.
В таких батареях нет лития, кобальта и никеля. Планируется, что они будут выдерживать более 200 циклов зарядки, чего достаточно для электровелосипедов, микроэлектромобилей и складской техники. В перспективе натрий-ионные аккумуляторы могут работать тысячи циклов и стоить до 40% дешевле литиевых — и все это буквально из древесных отходов.
Кстати, ранее международная команда немецких ученых предлагала использовать для анодов отходы цветков лаванды.
Больше интересной информации про источники энергии и энергетику в телеграм-канале ЭнергетикУм
Эфиры- совокупное название нескольких классов органических соединений. Есть три класса эфиров.
Этеры(простые эфиры)- органические вещества, имеющие формулу R-O-R', где R и R'- алкильные, арильные или другие заместители.
Представляют собой летучие жидкости с приятным запахом. Простые эфиры используются как растворители для жиров, смол, красителей и лаков. Некоторые эфиры применяются для анестезии. Используются в парфюмерии и многих других сферах. Получаются при нагревании первичных спиртов (например CH3CH2OH) с концентрированной серной кислотой до 130-140°С. Хотя есть и другие способы получения.
Эстеры(сложные эфиры)- производные кислородных кислот (карбоновых и неорганических) с общей формулой:
Одним из основных способов получения сложных эфиров является этерификация- взаимодействие кислот и спиртов в условиях кислотного катализа.
Сложные эфиры низших карбоновых кислот и простейших спиртов- летучие бесцветные жидкости с зачастую фруктовым запахом. Сложные эфиры высших карбоновых кислот- бесцветные твёрдые вещества.
Сложные эфиры широко используются в качестве растворителей, пластификаторов, ароматизаторов.
...
Полиэфиры- полимеры, получаемые поликонденсацией многоосновных кислот или их ангидридов с многоатомными спиртами.
Например, полиэтилентерефталат:
Полиэфиры бывают как природными (янтарь, древесная смола, шеллак и др.), так и синтетическими (полиэстер и т.д.).
Из полиэтилентерефталата и его производных формируют полиэфирное волокно, которое применяется в производстве различных тканей, синтетического меха, канатов, утеплительного материала и прочего.
Тестирование прочности на сдвиг адгезивов, нанесенных как на нержавеющую сталь, так и на медь.
Исследователи из университета Макмастера разработали новый способ преобразования отработанного растительного масла в полиэфиры — устойчивую альтернативу полиэтилену. Эти материалы не только экологичны и легко перерабатываются, но и обладают повышенной прочностью и эластичностью. Кроме того, они могут служить основой для сверхпрочного клея, способного выдержать даже вес автомобиля. Публикация в журнале ACS Sustainable Chemistry & Engineering подчеркивает потенциал биомассы для создания circular economy в производстве пластмасс.
Пластмассы традиционно производят из сырой нефти и побочных продуктов нефтепереработки, но группа химиков решила проверить, можно ли использовать отходы пищевой промышленности в качестве сырья для создания полезных полимеров. Результатом стал успешный синтез химически перерабатываемых полиэфиров из отработанного растительного масла (Waste Cooking Oil, WCO) — альтернативы полиэтилену (PE) на ископаемом топливе. Исследование, опубликованное в журнале American Chemical Society, также привело к разработке мощного клея, который выдержал испытание весом четырехдверного седана, подняв его на небольшой холм.
Исследователи преобразовали использованное растительное масло в мономеры для получения линейных и разветвленных полиэфиров, имитирующих полиэтилен.
Полиэтилен — самый распространенный пластик в мире благодаря своей высокой устойчивости к разложению, что делает его идеальным для упаковки, труб и контейнеров. Однако эта прочность становится проблемой для окружающей среды: пластиковые изделия не разлагаются и плохо поддаются переработке, загрязняя свалки и океаны, включая Большой Тихоокеанский мусорный полигон. Многие попытки создать замену полиэтилену провалились из-за его невысокой стоимости и превосходных эксплуатационных свойств. Альтернатива должна быть дешевой, экологичной, прочной, универсальной и долговечной.
Отработанное растительное масло оказалось привлекательным сырьем: ежегодно в мире производят около 3,7 миллиарда галлонов этого вещества, и оно представляет собой богатый источник ненасыщенных жирных кислот. В эксперименте ученые сначала преобразовали эти кислоты в длинноцепочечный диэфир C19 с помощью палладиевого катализатора, затем восстановили его до диола. Глицерин из масла превратили в разветвленные 1,3-диолы. Полимеризация этих блоков привела к созданию серии полиэфиров (P1–P7), имитирующих свойства полиэтилена низкой плотности, иногда даже превзошедшего его в эластичности и прочности.
В отличие от фоссильного полиэтилена, новые полиэфиры легко расщепляются, перерабатываются, смешиваются с другими пластмассами и рециклируются в мягких условиях. Разветвленные диолы также обеспечивают высокую адгезию к различным поверхностям, превзойдя коммерческие клеи. Например, клей на основе этих полимеров прочно скрепил листы нержавеющей стали, выдержав вес автомобиля.
Авторы исследования подчеркивают, что результаты демонстрируют потенциал отходов растительного масла как сырья для устойчивых пластмасс. Это увеличивает возможности circular economy, где отходы преобразуются в ценные материалы, способствуя развитию биомассы для экологичных инноваций.
Пути сборки PE2-biOE2OE3 в растворе в 1,4-диоксане, диглиме и 1,3-диоксане.
Недавнее исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, представляет собой значительный прорыв в области материаловедения, позиционируя синтетические полимеры как экологически чистую и экономически выгодную замену дорогостоящим и неустойчивым минералам, традиционно используемым в производстве ключевых электронных компонентов, таких как проводники, транзисторы и диоды. Эти минералы, включая редкие металлы вроде индия, галлия и германия, часто добываются в ограниченных количествах и связаны с экологическими проблемами, такими как загрязнение окружающей среды и этические вопросы добычи. Новые полимеры, разработанные командой ученых из ведущих американских университетов, предлагают путь к более устойчивому производству электроники, потенциально снижая зависимость от дефицитных ресурсов и минимизируя углеродный след.
Проект возглавляется профессорами Ин Диао и Хоакином Родригесом Лопесом из Университета Иллинойса в Урбане—Шампейне, в тесном сотрудничестве с Жан-Люком Бредасом из Университета Аризоны, Джоном Рейнольдсом из Технологического института Джорджии и Дали Сан из Университета штата Северная Каролина. Команда объединяет экспертов в области химической инженерии, материаловедения и теоретической химии, что позволило интегрировать экспериментальные и вычислительные подходы для достижения результатов. Ин Диао, специалист по органическим полупроводникам, и Хоакин Родригес Лопес, эксперт в электрохимии, внесли ключевой вклад в дизайн и тестирование материалов, в то время как Бредас предоставил теоретические модели для понимания электронных свойств, а Рейнольдс и Сан — опыт в синтезе функциональных полимеров.
Ключевые инновационные свойства этих полимеров основаны на двух взаимосвязанных механизмах: контролируемой хиральности и химическом легировании. Хиральность — это свойство молекул не совпадать со своим зеркальным отображением, что в природе часто используется для создания сложных структур, таких как ДНК или белки. В контексте полимеров хиральность может быть достигнута путем постоянного скручивания полимерной цепи, что придает материалу спиральную форму. Это не только повышает структурную стабильность, но и позволяет направлять электрический ток более эффективно, транспортируя электроны с одинаковым направлением вращения — квантовым состоянием, известным как спин. В электронике это может привести к улучшенной проводимости и снижению потерь энергии, что критично для устройств вроде органических транзисторов или гибких дисплеев.
Легирование, второй ключевой элемент, заключается в добавлении химических веществ (добавок) для модификации свойств полупроводника. Этот процесс, давно применяемый в неорганических материалах, таких как кремний, теперь адаптирован для полимеров. Легирование повышает концентрацию носителей заряда (электронов или дырок), улучшая проводимость и стабильность. Однако в полимерных системах этот процесс был менее изучен, и команда обнаружила, что хиральность играет неожиданную роль в его усилении. "Мы были очень удивлены, обнаружив, что структурная хиральность, которая до сих пор не считалась параметром, имеющим отношение к легированию, значительно усиливает химическую реакцию, которая контролирует легирование в полимерах", — отметил Ин Диао, профессор химической и биомолекулярной инженерии в Университете Иллинойса. Это открытие предполагает, что хиральная структура полимера облегчает взаимодействие легирующих агентов с полимерной матрицей, потенциально через влияние на спин электрона, что повышает эффективность переноса заряда.
В лаборатории исследователи экспериментировали с методами обработки растворителями для скручивания полимеров, тщательно контролируя степень хиральности и, как следствие, электропроводность. Ранее проведенные исследования Диао показали, что повышенная хиральность может негативно влиять на подвижность заряда, локализуя электроны и снижая их способность к свободному перемещению, что приводит к падению проводимости. Однако в этом новом исследовании после легирования ситуация изменилась: повышенная хиральность неожиданно способствовала росту проводимости. Команда предлагает гипотезу, что хиральность влияет на спин электрона, создавая условия для более эффективного легирования и, возможно, для квантово-механических эффектов, таких как спин-зависимый транспорт. Это может открыть двери для новых типов полупроводников, где спин электрона используется для управления током, аналогично спинтронике.
Несмотря на впечатляющие результаты, ученые подчеркивают, что точный механизм остается не до конца понятым. "Необходимы дополнительные исследования, чтобы прояснить точные процессы, которые происходят, когда хиральность влияет на проводимость в легированных полимерах", — сказал Диао. Для перехода к коммерческим технологиям потребуется дальнейшая валидация, включая тестирование на масштабируемость, долговечность и интеграцию в реальные устройства. Будущая работа команды сосредоточится на научном подтверждении предложенного механизма с помощью продвинутых спектроскопических методов и компьютерного моделирования, а также на изучении практических применений — от гибкой электроники и солнечных панелей до биосовместимых сенсоров. Эти полимеры могут революционизировать отрасли, где устойчивость и стоимость критичны, способствуя переходу к "зеленой" электронике и снижая зависимость от редких минералов. Исследование не только демонстрирует потенциал органических материалов в современной науке, но и подчеркивает важность междисциплинарного сотрудничества для решения глобальных вызовов.
Сколько читал всякого об Авито, но меня стороной обходило. Всё в срок приезжало, никто никого не обманывал. Но всему срок приходит, и пост не ради того, чтобы поныть, а скорее предупредить таких же везунчиков, у кого ещё проблем не было. Они будут ) Срочно вот одна фиговина понадобилась, доставка всегда прекрасно отрабатывала, так что поленился 50км проехать и заказал с доставкой. Яндексом. Которым зарекался пользоваться в любом виде, ага. Было это аж 15 числа. С тех пор во вновь установленном жёлтом приложении, мусорящем всякими выдвижными рекламами во весь экран, красуется такая воодушевляющая надпись:
Сегодня 27 число уже, если что ) Поддержка Яндекса очень сожалеет и делает всё возможное, поддержка Авито просто не существует, там бот обещает деньги через месяц вернуть, если не приедет. Без процентов, наверное. Так что не стоит ни тем, ни другим доверять ничего срочного и ценного. В моем случае цена копеечная, не так страшно, но нужна хреновина была срочно. Такие дела.
На этой фотографии изображен Адривит Мукерджи, первый автор статьи о проводящем гидрогеле, за работой в лаборатории.
Биоэлектроника, включая имплантируемые мониторы здоровья и стимуляторы мозговых клеток, часто жесткая из-за металлических компонентов, что несовместимо с мягкими тканями. Команда ученых из Университета Гронингена (Нидерланды) под руководством доцента Ранжиты Бозе разработала гибкий проводящий гидрогель, способный конкурировать по проводимости с металлами. Материал мягкий и биосовместимый, что делает его идеальным для интеграции с живыми тканями.
Ученые покрыли пористый гидрогель полимером полипирролом методом окислительного химического осаждения из паровой фазы, нанеся ультратонкий слой для сохранения гибкости и растяжимости. Тесты подтвердили совместимость с нервными клетками, открывая путь к мягкой, имплантируемой биоэлектронике.
Применения включают нейронные импланты, сенсоры для мониторинга давления, пульса и мышечной активности, поддержку роста клеток и заживления ран. Гель также подходит для биоэлектронных устройств и мягкой робототехники, помогая преодолеть разрыв между биологией и электроникой для более безопасных интерфейсов человек-машина.
В планах — датчики для отслеживания заживления ран у диабетиков (по уровню pH) и мониторинга походки при болезни Паркинсона. Исследование опубликовано в Materials Today Chemistry. Участвовали три института Университета Гронингена: Инженерно-технологический, Институт передовых материалов Цернике и Гронингенский научно-исследовательский институт фармации.
Полимеры Liheng Cai для складных бутылочных щеток позволяют создавать материалы с разными свойствами, применяемые в трансплантации органов и производстве аккумуляторов.
Исследовательская группа из Университета Вирджинии разработала новый тип материала для 3D-печати, совместимый с иммунной системой организма. Это открытие может улучшить технологии трансплантации органов, систем доставки лекарств и даже производство аккумуляторов. Результаты опубликованы в журнале Advanced Materials.
Работа проведена в лаборатории мягких биоматериалов под руководством Лихенга Цая, доцента кафедры материаловедения и инженерии. Первым автором статьи стал аспирант Байцян Хуан.
Ученые модифицировали полиэтиленгликоль (ПЭГ) — материал, широко используемый в биомедицине, — чтобы создать растягивающиеся сетки. Традиционные ПЭГ-сетки хрупкие и кристаллизованные, но новая архитектура "складывающейся бутылочной щетки" (вдохновленная прочной резиной) позволяет получить эластичные структуры. Полимерные молекулы с гибкими боковыми цепочками складываются гармошкой, обеспечивая прочность и растяжимость.
"Мы использовали эту архитектуру, чтобы показать, что такие материалы легко растягиваются", — отметил Цай.
Для создания материала Хуан облучил смесь прекурсоров ультрафиолетовым светом, инициируя полимеризацию. Это привело к формированию гидрогелей и эластомеров на основе ПЭГ, пригодных для 3D-печати, с высокой эластичностью и без растворителей.
"Мы можем формировать сложные структуры, мягкие или жесткие, но всегда эластичные", — сказал Хуан. Материалы биосовместимы: клетки успешно культивировались рядом с ними, подтверждая безопасность для применения внутри организма, например, как каркасы для органов.
В будущем возможно комбинирование ПЭГ с другими веществами для разнообразных применений. Новые материалы превосходят существующие твердотельные полимерные электролиты по электропроводности и растяжимости при комнатной температуре.
"Это делает материал перспективным для высокоэффективных твердотельных аккумуляторов", — добавил Цай. Команда продолжает исследования в этой области.
