Loại bê tông có khả năng sản xuất điện

/in /by

Các kỹ sư Đại học Pittsburgh (Pitt) phát triển một loại bê tông thông minh đa năng siêu nhẹ, có thể điều chỉnh đặc tính cho nhiều công trình khác nhau và tự sản xuất điện.

Siêu vật liệu mới cấu tạo từ mạng lưới polymer auxetic gia cố bên trong ma trận xi măng dẫn điện. Xi măng dẫn điện được củng cố bằng bột graphite, tạo thành điện cực. Một kích thích cơ học có thể dẫn tới điện khí hóa giữa các lớp. Bê tông do nhóm nghiên cứu của Amir Alavi, trợ lý giáo sư ngành kỹ thuật dân dụng và môi trường ở Pitt tạo ra không thể sản xuất đủ năng lượng để đưa vào lưới điện, nhưng có thể dùng để theo dõi thiệt hại bên trong công trình bê tông, ví dụ trong trường hợp động đất.

“Việc sử dụng bê tông rộng rãi trong dự án cơ sở hạ tầng đòi hỏi phát triển một thế hệ vật liệu bê tông mới tiết kiệm và bền vững về mặt môi trường nhưng vẫn cung cấp những chức năng tiên tiến. Chúng tôi tin chắc có thể đạt mọi mục tiêu trên bằng cách đưa siêu vật liệu vào phát triển vật liệu xây dựng”, Alavi cho biết.

 Mô phỏng sử dụng vật liệu bê tông thông minh trên đường cao tốc. Ảnh: Amir Alavi

Bản thân siêu vật liệu có thể được tùy chỉnh để đáp ứng nhu cầu xây dựng, thay đổi độ linh hoạt, hình dáng và độ giòn. Trong các thử nghiệm, nó có thể nén tới 15% mà vẫn duy trì độ liền khối của kết cấu.

“Dự án này tạo ra bê tông siêu vật liệu tổng hợp đầu tiên với độ nén siêu cao và khả năng sản xuất điện. Những hệ thống bê tông siêu nhẹ và dễ điều chỉnh cơ học như vậy có thể mở đường cho việc sử dụng bê tông trong nhiều ứng dụng đa dạng như vật liệu giảm xóc ở sân bay, giúp giảm tốc độ cho máy bay trên đường băng hoặc bộ cách ly địa chấn”, Alavi nói.

Nhóm nghiên cứu hy vọng loại bê tông đa năng mới có thể được sử dụng rộng rãi trong cơ sở hạ tầng. Vật liệu thông minh này thậm chí có thể cung cấp điện cho chip gắn trong đường cao tốc để hỗ trợ xe tự lái. Tuy nhiên, trong tương lai gần, các nhà khoa học sẽ cần thử nghiệm trên quy mô lớn và tìm hiểu làm thế nào để ngăn cách vật liệu với áp lực môi trường như độ ẩm, thời tiết ướt át và biến động nhiệt độ.

Bảo Lâm
https://vietq.vn/loai-be-tong-co-kha-nang-san-xuat-dien-d214142.html

Làm mát không cần điện: Phương pháp lý tưởng để kiểm soát khí hậu?

/in /by

Trong bối cảnh thế giới đang “đau đầu” với tình trạng ấm lên toàn cầu, thì công nghệ làm mát không phát thải carbon, không tiêu thụ điện, nhiều khả năng sẽ là một bước tiến đột phá.


Các thiết bị làm mát bằng bức xạ cung cấp khả năng làm mát không cần điện bằng cách tỏa nhiệt mà không bị khí quyển hấp thụ (Ảnh: KAUST).

Đối diện với một mùa hè nắng nóng khủng khiếp xảy ra vào năm 2022, và nhiệt độ cao kỷ lục được quan sát thấy ở nhiều thành phố lớn trong nửa đầu năm 2023, các quốc gia đã dần nhận thấy nhu cầu quan trọng hơn bao giờ hết về các giải pháp làm mát không dùng điện, cũng như giảm thiểu phát thải carbon.

Để giải bài toán này, các nhà nghiên cứu hàng đầu về làm mát bằng bức xạ đến từ Đại học Khoa học & Công nghệ King Abdullah (KAUST), đã đưa ra giải pháp mà theo họ là có thể “cứu” Trái Đất, đồng thời đưa chúng ta trở lại quỹ đạo cân bằng.

Theo đó, các thiết bị sẽ được xây dựng dựa trên cơ chế làm mát bằng bức xạ, cung cấp khả năng làm mát không cần điện bằng cách tỏa nhiệt trong phạm vi bước sóng hẹp – còn gọi là “cửa sổ trong suốt” của bầu khí quyển.

Tại “cửa sổ” này, nhiệt lượng không được bầu khí quyển hấp thụ như cách thông thường, mà thay vào đó, sẽ thoát thẳng ra ngoài không gian.

Đây là môi trường nơi các nguyên tử ngừng hoạt động hoàn toàn, tạo ra nhiệt độ cân bằng ở mức 0 độ tuyệt đối. Nó sẽ đóng vai trò như một bộ tản nhiệt khổng lồ và dễ dàng hấp thụ mọi nhiệt lượng tỏa ra.


Mô phỏng phương pháp làm mát bằng bức xạ, nơi nhiệt lượng được đưa ra ngoài vũ trụ để không ảnh hưởng tới bầu khí quyển (Ảnh: Bruker).

Dẫu vậy, phương pháp này vẫn gặp một số thách thức để đạt được khả năng làm mát xuống dưới nhiệt độ môi trường trong điều kiện ánh sáng mặt trời tiếp xúc trực tiếp.

Theo ông Qiaoqiang Gan, chủ nhiệm đề tài nghiên cứu, chúng ta cũng phải đồng thời giảm thiểu hiệu ứng nhiệt của sự hấp thụ năng lượng mặt trời để tối đa hóa sự phát xạ nhiệt trong “cửa sổ khí quyển”.

Ngoài ra, do phương pháp làm mát bằng bức xạ sử dụng bầu trời làm bộ tản nhiệt, nên hầu hết các thí nghiệm đều được tiến hành ở môi trường cục bộ ngoài trời.

Điều này sẽ dẫn tới những khó khăn nhất định khi chúng ta không thể kiểm soát các điều kiện thời tiết và thay đổi trong cài đặt đo lường.

Tuy nhiên, phương pháp vẫn hứa hẹn sẽ mang lại những tiềm năng lớn khi được xây dựng một chiến lược tổng thể đủ tốt và triển khai đồng bộ.

“Bằng cách tận dụng khả năng làm mát bằng bức xạ, chúng ta có thể tạo ra lượng khí thải carbon bằng 0, hoặc thậm chí âm”, ông Qiaoqiang Gan khẳng định.

Được biết, phương pháp trên đã được đưa vào kế hoạch chiến lược quốc gia của Ả Rập Saudi về Tầm nhìn 2030, và có thể tiên phong giải quyết nhu cầu làm mát cục bộ tại quốc gia này.

Theo Dân trí
https://petrotimes.vn/lam-mat-khong-can-dien-phuong-phap-ly-tuong-de-kiem-soat-khi-hau-693586.html

Thách thức với doanh nghiệp Việt Nam trước cơ chế điều chỉnh carbon xuyên biên giới

/in /by

Ngoài việc hoàn thiện cơ chế chính sách về định giá carbon, thì doanh nghiệp cũng chịu áp lực rất lớn để hoàn thiện quy trình sản xuất công nghệ xanh và thực hiện báo cáo về kiểm kê phát thải, nguồn gốc nguyên liệu sản xuất đầu vào của doanh nghiệp.

Theo kế hoạch, EU sẽ thí điểm CBAM trong giai đoạn 2023 – 2025 với 6 loại mặt hàng bao gồm sắt thép, xi măng, phân bón, nhôm, năng lượng điện và hydrogen. Trong gian đoạn thí điểm này, các doanh nghiệp xuất khẩu vào EU chưa cần trả phí mà chỉ phải kê khai/báo cáo lượng khí thải có trong hàng hóa xuất khẩu của họ. Do vậy, trong ngắn hạn thì thuế carbon của EU có thể chưa tác động ngay, chưa tác động trực tiếp đến hàng hóa của Việt Nam vào EU.

Tuy nhiên, từ 2026 trở đi và trong dài hạn, khi các biện pháp tài chính được áp dụng, các doanh nghiệp Việt Nam khi xuất khẩu hàng hóa trong danh mục chịu thuế sẽ phải trả tiền mua thêm tín chỉ, với giá cả dựa vào giá hàng tuần trên thị trường tín chỉ carbon của EU. Điều này sẽ gây bất lợi về năng lực cạnh tranh cho các doanh nghiệp xuất khẩu khi mà chi phí sản xuất cao hơn, giá thành sản phẩm sẽ tăng lên, hạn chế khả năng tiếp cận thị trường châu Âu.


Doanh nghiệp cần hoàn thiện quy trình sản xuất công nghệ xanh. Ảnh minh họa

Do đó, tác động của CBAM đến sản lượng xuất khẩu là điều chắc chắn, trước tiên là mặt hàng thép và xi măng do suất phát thải lớn (EU là thị trường nhập khẩu thép lớn thứ 2 của Việt Nam). Theo báo cáo đánh giá tác động của thuế carbon lên 3 quốc gia gồm Việt Nam, Thái Lan và Ấn Độ do World Bank thực hiện vào tháng 5/2021 loại thuế này sẽ làm tăng 36 tỷ USD chi phí mỗi năm của 3 mặt hàng xuất khẩu Việt Nam vào thị trường châu Âu (thép, xi măng và nhôm).

Trên bình diện chung, tác động của thuế carbon đối với sản lượng xuất khẩu phụ thuộc vào một số yếu tố như độ co giãn của cầu hàng hóa, sự sẵn có của hàng hóa thay thế và mức độ mà doanh nghiệp sản xuất có thể chuyển chi phí thuế sang người tiêu dùng. Cũng cần lưu ý rằng, trong tương lai, có thể có nhiều quốc gia tiếp cận theo hướng này và mở rộng sang nhiều mặt hàng khác, nên đây cũng là xu hướng mà các doanh nghiệp cần tính đến từ đầu ngay trong quá trình xây dựng, hoạch định chiến lược sản xuất.

Giải pháp giúp doanh nghiệp nâng cao năng lực cạnh tranh trước cơ chế điều chỉnh carbon

Để thích ứng với xu thế chung trên toàn cầu trong đó có cơ chế điều chỉnh carbon (CBAM), các lĩnh vực có mặt hàng nằm trong danh mục chịu thuế hay không thì đều phải có được một sự nhận thức rất rõ về các quy định, yêu cầu của thị trường mà doanh nghiệp xuất khẩu. Ví dụ, đối với nhóm hàng hóa phức tạp, để tính thuế suất, EU sẽ tính đến cả lượng phát thải của nguyên liệu đầu vào, vì thế doanh nghiệp cần phải nhận thức được việc sẽ phải có trách nhiệm kiểm kê, báo cáo chi tiết về nguyên liệu đầu vào cho quá trình sản xuất, vận chuyển và tiêu thụ chứ không chỉ dừng lại ở việc báo cáo phát thải trong quá trình sản xuất.

Tiếp đó, quy trình xanh hóa sản xuất là xu hướng bắt buộc thông qua việc chuyển đổi, đầu tư vào các công nghệ/thực hành sản xuất sạch hơn, giảm các chi phí cấu thành nên sản phẩm, đầu tư vào các biện pháp tiết kiệm năng lượng và các nguồn năng lượng tái tạo gồm điện mặt trời và điện gió để giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch. Điều đó có thể giúp giảm chi phí sản xuất, giảm lượng khí thải carbon trong sản phẩm của doanh nghiệp và tăng khả năng cạnh tranh về lâu dài.

Bên cạnh đó, doanh nghiệp nói riêng và các bên liên quan nói chung cần hợp tác và đối thoại với EU để đảm bảo CBAM được thực thi theo cách công bằng và bình đẳng; hợp tác với tổ chức chứng nhận thứ ba để xác minh tính chính xác về hàm lượng carbon trong báo cáo của doanh nghiệp Việt Nam.

Khánh Mai (t/h)
https://vietq.vn/thach-thuc-doi-voi-cac-doanh-nghiep-viet-nam-truoc-co-che-dieu-chinh-carbon-xuyen-bien-gioi-d213844.html

Phát triển loại robot lấy cảm hứng từ côn trùng có thể biến đổi kích thước khi đi qua không gian hẹp

/in /by

Một trong những ứng dụng được đề xuất phổ biến nhất cho robot nhỏ là tìm kiếm người sống sót bị mắc kẹt trong đống đổ nát sau thảm họa. Robot CLARI lấy cảm hứng từ côn trùng đặc biệt giỏi trong việc này vì nó có thể tự làm cho mình nhỏ hơn để chui qua những khoảng trống ngang chật hẹp.

Tên của robot là từ viết tắt của “Côn trùng robot có khớp nối có chân”, CLARI được tạo ra tại Đại học Colorado-Boulder bởi một nhóm do tiến sĩ kỹ thuật Heiko Kabutz dẫn đầu. Ông đã cộng tác với Giáo sư Kaushik Jayaram, người trước đây đã tạo ra robot lấy cảm hứng từ loài gián có khả năng tự làm phẳng để chui qua các khoảng trống thẳng đứng.

Robot có kích thước bằng một miếng sushi cuộn, cơ thể bốn chân của CLARI gần như vuông khi nhìn từ trên xuống và được tạo thành từ bốn phần nối với nhau bằng lớp da bên ngoài linh hoạt của robot. Mỗi phần bao gồm một chân cùng với bảng mạch riêng và bộ truyền động kép giúp di chuyển chân về phía trước và phía sau cũng như từ bên này sang bên kia. Điều này có nghĩa là mỗi chân có thể hoạt động độc lập với các chân khác.


Mặc dù phiên bản hiện tại của CLARI đã được cài đặt sẵn nhưng kế hoạch yêu cầu các phiên bản trong tương lai sẽ được chuyển vùng tự do (và có nhiều chân hơn).

Khi di chuyển trên bãi đất trống, CLARI vẫn ở dạng hình vuông mặc định để có tốc độ và độ ổn định tối ưu. Tuy nhiên, nếu gặp một khoảng trống quá hẹp để có thể đi qua ở dạng đó, nó có thể tự cấu hình lại thành hình dạng dài hơn, hẹp hơn. Theo những con số chuẩn xác, robot rộng khoảng 34 mm (1,3 in) khi vuông và chỉ rộng 21 mm (0,8 in) khi thu hẹp.

Mặc dù phiên bản hiện tại của CLARI được kết nối với nguồn điện và nguồn điều khiển nhưng người ta hy vọng rằng phiên bản tiếp theo của nó sẽ chạy bằng pin và được trang bị các cảm biến cho phép chúng tự động di chuyển trong các môi trường phức tạp. Các nhà khoa học cũng muốn làm cho những robot này nhỏ hơn, trang bị cho chúng nhiều chân hơn để tăng khả năng cơ động.

Tiến sĩ Kabutz cho biết: “Khi chúng tôi cố gắng bắt một con côn trùng, chúng có thể biến mất vào khoảng trống. Nhưng nếu có robot có khả năng của nhện hoặc ruồi, chúng ta có thể thêm camera hoặc cảm biến và giờ đây có thể bắt đầu khám phá những không gian mà trước đây chúng ta không thể xâm nhập”.

An Hạ
https://vietq.vn/phat-trien-loai-robot-lay-cam-hung-tu-con-trung-co-the-bien-doi-kich-thuoc-khi-di-qua-khong-gian-hep-d213820.html

Phát triển phân tử khi thêm vào polyme làm tăng độ bền vật liệu

/in /by

Các nhà nghiên cứu đã phát triển một phân tử mà khi thêm vào polyme sẽ làm tăng độ bền của vật liệu bằng cách làm cho nó giống kim loại hơn về khả năng chịu sự dao động nhiệt độ. Họ nói rằng nó có thể tăng độ bền của mọi thứ, từ vỏ điện thoại bằng nhựa đến tên lửa.

Do chi phí, mật độ thấp, đặc tính cách nhiệt và điện tốt, khả năng chống ăn mòn cao, polyme được tìm thấy trong hầu hết vật dụng sử dụng trong cuộc sống hàng ngày. Tuy nhiên, việc tiếp tục tiếp xúc với nhiệt và lạnh sẽ khiến các vật liệu, bao gồm cả polyme giãn nở và co lại, cuối cùng dẫn đến hư hỏng.

Các vật liệu khác nhau giãn nở và co lại với tốc độ khác nhau, ví dụ kim loại và gốm sứ co lại ít hơn so với polyme. Các nhà nghiên cứu từ Phòng thí nghiệm quốc gia Sandia ở Mỹ đã sửa đổi một phân tử mà khi thêm vào polyme sẽ làm tăng độ bền của vật liệu để khiến nó giống kim loại hơn.

Ông Erica Redline, nhà khoa học vật liệu dẫn đầu nhóm nghiên cứu cho biết: “Đây thực sự là một phân tử độc đáo mà khi bạn làm nóng thay vì giãn nở, nó thực sự co lại do thay đổi hình dạng. Khi nó được thêm vào một polyme, nó làm cho polyme đó co lại ít hơn, đạt các giá trị giãn nở và co lại tương tự như kim loại. Việc có được một phân tử hoạt động giống như kim loại là điều đáng chú ý”.


Các nhà nghiên cứu phát triển một phân tử làm cho polyme bền hơn.

Ý tưởng phát triển phân tử mà các nhà nghiên cứu chưa nêu tên nảy sinh từ những lời phàn nàn của khách hàng Sandia về tính dễ vỡ của điện thoại thông minh, được làm từ nhiều vật liệu khác nhau, mỗi loại phản ứng theo những cách khác nhau với nhiệt độ nóng và lạnh.

Ông Redline cho biết: “Lấy ví dụ điện thoại của bạn có vỏ nhựa kết hợp màn hình kính, bên trong là kim loại và gốm sứ tạo nên mạch điện. Tất cả vật liệu này đều được bắt vít, dán hoặc liên kết bằng cách nào đó với nhau và sẽ bắt đầu giãn nở, co lại với tốc độ khác nhau, gây áp lực lên nhau có thể khiến chúng bị nứt hoặc cong vênh theo thời gian”.

Các nhà nghiên cứu cho biết phân tử này có thể cách mạng hóa cách sử dụng polyme trong nhiều ứng dụng, bao gồm điện tử, hệ thống thông tin liên lạc, tấm pin mặt trời, phụ tùng ô tô, bảng mạch, thiết kế hàng không vũ trụ, hệ thống phòng thủ và sàn nhà.

Ông Jason Dugger, kỹ sư hóa học Sandia cho hay: “Phân tử này không chỉ giải quyết các vấn đề hiện tại mà còn mở ra không gian thiết kế cho nhiều cải tiến hơn trong tương lai”.

Họ nói rằng lợi ích có thể được đưa vào các phần khác nhau của polyme với tỷ lệ phần trăm khác nhau trong quá trình in 3D. Ông Dugger cho biết thêm: “Bạn có thể in một cấu trúc có các đặc tính nhiệt nhất định ở một khu vực và đặc tính nhiệt khác ở khu vực khác để phù hợp với vật liệu của vật phẩm. Nó cũng giúp giảm trọng lượng vật liệu bằng cách loại bỏ chất độn nặng. Thông thường các khoáng chất như canxi cacbonat, silic, đất sét, cao lanh và cacbon được thêm vào làm chất độn để làm cho polyme dễ tạo khuôn và tạo hình hơn cũng như đảm bảo tính ổn định”.

Cho đến nay, các nhà nghiên cứu chỉ tạo ra một lượng nhỏ phân tử này nhưng họ đang tìm cách tăng quy mô sản xuất. Hiện tại, phải mất khoảng 10 ngày để sản xuất được từ 0,2 đến 0,3 oz (7 đến 10 g).

Hà My
https://vietq.vn/phat-trien-phan-tu-khi-them-vao-polyme-se-lam-tang-do-ben-cua-vat-lieu-s29-d213642.html

Phát triển chất xúc tác năng lượng mặt trời thu giữ khí metan tạo ra hydro và carbon tinh khiết

/in /by

Khí metan có hiệu ứng nhà kính tệ hơn 80 lần so với carbon dioxide trong khoảng thời gian 20 năm và lượng khí thải đang tăng vọt ngay cả khi chúng ta bắt đầu giảm lượng CO2. Điều đó làm cho chất xúc tác thu giữ hydrocarbon mới, sử dụng năng lượng mặt trời của UCF trở thành ý tưởng rất hấp dẫn.

Các nhà nghiên cứu tại Trung tâm Công nghệ Khoa học Nano, Đại học Central Florida và Viện Vũ trụ Florida cho biết đã tạo ra một chất xúc tác quang giàu boron, được thiết kế với các khiếm khuyết ở cấp độ nano hoặc những bất thường về cấu trúc, cho phép nó phân tách các chuỗi hydrocarbon như metan thành thành phần vô hại.

Đầu vào chỉ đơn giản là ánh sáng mặt trời và không khí chứa hydrocarbon. Sản phẩm đầu ra là hydro tinh khiết, có thể được sử dụng cho mọi mục đích năng lượng và carbon nguyên chất.

Điều quan trọng là quá trình này không tạo ra carbon dioxide hoặc carbon monoxide. Điều đó hoàn toàn trái ngược với các quy trình công nghiệp điển hình được sử dụng để sản xuất hydro hoặc khí tổng hợp từ metan và nước, vốn thải ra một lượng lớn chất này hoặc chất kia.


Chuyên gia xúc tác Richard Blair và nhà công nghệ nano Laurene Tetard đến từ UCF đã hợp tác thực hiện một số khám phá mới về xúc tác quang học thú vị.

Chuyên gia xúc tác UCF Richard Blair cho biết trong một thông cáo báo chí: “Phát minh đó thực sự là phát minh kép. Bạn thu được hydro màu xanh lá cây và loại bỏ metan. Bạn đang xử lý khí metan thành hydro và carbon nguyên chất có thể được sử dụng cho những thứ như pin. Quy trình của chúng tôi lấy khí nhà kính, khí metan và chuyển đổi nó thành thứ không phải khí nhà kính, hydro, carbon và loại bỏ khí metan khỏi chu trình”.

Nhóm nghiên cứu tin rằng công trình của họ có thể giảm đáng kể chi phí các chất xúc tác tạo ra năng lượng, mở rộng phạm vi tần số ánh sáng trong phạm vi có thể ​​chúng hoạt động và tăng hiệu quả quá trình quang xúc tác mặt trời. Nó không chỉ cho phép sản xuất công nghiệp hydro xanh hơn không cần nước mà còn có thể mang lại phương pháp khả thi về mặt thương mại để thu giữ trực tiếp khí metan trong khí quyển.

Khí metan là sản phẩm phụ không thể tránh khỏi của nông nghiệp, chất thải chôn lấp, cơ sở xử lý nước thải và một số quy trình công nghiệp chính. Nó rò rỉ ra lượng lớn ở bất cứ nơi nào các nhà sản xuất khí đốt tự nhiên khoan lấy nó, qua các đường ống và phụ kiện, nó di chuyển đến các hộ gia đình và ngành công nghiệp, nơi nó thường bị đốt cháy để tạo ra nhiều carbon dioxide hơn.

Biến đổi khí hậu đã bắt đầu gây ra sự gia tăng đáng kể lượng khí metan trong khí quyển do sự mở rộng của các vùng đất ngập nước nhiệt đới, từ đó nó được giải phóng do quá trình phân hủy cũng như sự tan băng của lớp băng vĩnh cửu ở vùng cực – nơi giữ lại một lượng lớn khí metan.

Đây là vấn đề lớn và ngày càng gia tăng, ý tưởng về công nghệ thu hồi khí metan chạy bằng năng lượng mặt trời có khả năng được triển khai xung quanh các địa điểm phát thải khí metan lớn đồng thời tạo ra nhiều dòng thu nhập chắc chắn là ý tưởng thú vị nếu chứng tỏ khả thi ở quy mô thương mại.

Hà My

https://vietq.vn/phat-trien-chat-xuc-tac-nang-luong-mat-troi-thu-giu-khi-metan-de-tao-ra-hydro-va-carbon-tinh-khiet-d213541.html