Phát triển vật liệu “siêu bọt” đa chức năng hấp thụ dầu tràn và diệt khuẩn

/in /by

Các nhà khoa học tại Đại học Georgia đã tạo ra loại vật liệu “siêu bọt” với hai ứng dụng tiềm năng rất có giá trị. Nó có thể được sử dụng để làm sạch sự cố tràn dầu, ngăn ngừa nhiễm trùng xảy ra tại các vị trí cấy ghép y tế.

Theo Giáo sư Hitesh Handa – Đại học Georgia, vật liệu ba chiều trông giống như miếng bọt biển có cấu trúc giống ma trận PDMS (polydimethylsiloxane) được tăng cường bằng các tiểu cầu nano graphene và vi hạt đồng kháng khuẩn. Những chất bổ sung này tạo cho bọt cấu trúc thô, xốp, vừa kỵ nước (không thấm nước) vừa ưa dầu (hút dầu).

Khi những miếng bọt biển làm từ bọt được đặt trong nước bị ô nhiễm dầu, chúng sẽ hấp thụ dầu trong khi không hút bất kỳ giọt nước nào. Khi dầu hấp thụ được loại bỏ khỏi bọt, bọt biển có thể tái sử dụng nhiều lần để hút nhiều dầu hơn.

Đồng thời, bọt biển cũng được phát hiện là hấp thụ các chất lỏng gây ô nhiễm nước không phân cực khác như chloroform, axit clohydric và chất ô nhiễm hữu cơ khác – để lại nước. Và nhờ sự hiện diện của các vi hạt đồng, bất kỳ vi khuẩn nào tiếp xúc với bọt đều bị tiêu diệt.

Vật liệu hút dầu và đẩy nước, ngoài ra nó còn có khả năng kháng khuẩn. 

Với chức năng đó, các nhà khoa học cũng hình dung các lớp vật liệu mỏng được áp dụng cho bề mặt của cấy ghép y tế. Sau đó, bọt có thể giảm thiểu khả năng nhiễm trùng bằng cách không chỉ tiêu diệt vi khuẩn mà còn đẩy lùi các chất lỏng như máu.

Giáo sư Handa cho biết: “Các thiết bị y tế hiện tại dễ bị nhiễm bẩn. Khi đưa bất kỳ thiết bị y tế nào vào cơ thể, protein là thứ đầu tiên dính vào bề mặt và chúng hoạt động giống như một chất keo cho phép máu hoặc vi khuẩn bám vào. Vì vậy, nếu chúng ta có thể ngăn chặn sự hấp thụ protein sẽ rất dễ dàng cho việc ngăn chặn sự nhiễm khuẩn”.

Mặt khác, các tiểu cầu nano graphene trong bọt làm cho nó dẫn điện, thúc đẩy các ứng dụng tiềm năng của nó.

An Hạ
https://vietq.vn/phat-trien-vat-lieu-sieu-bot-da-chuc-nang-hap-thu-dau-tran-va-diet-khuan-d210981.html

Phương pháp xử lý mới giúp hợp kim thép bền và dẻo hơn

/in /by

Độ bền bỉ và tính linh hoạt là hai mặt đối lập thường cần được cân bằng trong thép. Giờ đây, các kỹ sư tại Đại học Purdue và Phòng thí nghiệm Quốc gia Sandia đã phát triển phương pháp xử lý mới có thể áp dụng cho các hợp kim thép để làm cho chúng đồng thời bền hơn và dẻo hơn, có thể có nhiều ứng dụng trong năng lượng và hàng không vũ trụ.

Độ bền là thước đo mức độ tải trọng mà vật liệu có thể chịu được trước khi bị hỏng, trong khi độ dẻo đo mức độ dễ dàng kéo dài của vật liệu thành các hình dạng khác nhau. Hai thuộc tính này thường mâu thuẫn với nhau, dẫn đến sự đánh đổi cần được thực hiện tùy thuộc vào ứng dụng hiện tại. Trong kim loại, tất cả đều bắt nguồn từ các hạt nhỏ tạo nên vật liệu. Các hạt lớn biến dạng tốt hơn để cho phép độ dẻo tốt hơn, trong khi hạt nhỏ hơn có thể chịu được nhiều sức căng hơn, tăng cường độ bền.

Trong nghiên cứu mới, các nhà khoa học đã phát triển phương pháp xử lý thép có thể cân bằng tốt hơn độ bền và độ dẻo bằng cách điều chỉnh các hạt này. Nhóm đã xử lý hợp kim thép T-91 để tạo ra vật liệu mới mà họ gọi là Gradient T-91 (G-T91), đúng như tên gọi, có dải kích thước hạt xuyên suốt.


Một phương pháp xử lý mới có thể tăng đáng kể độ bền và độ dẻo của hợp kim thép.

Quá trình xử lý tạo thành lớp mỏng các hạt kim loại siêu mịn từ bề mặt xuống khoảng 200 micromet trong vật liệu. Các hạt ở bên ngoài dài chưa đến 100 nanomet, trong khi hạt ở trung tâm lớn hơn tới 100 lần. Điều này mang lại cho G-T91 cường độ năng suất 700 megapascal – cải thiện 36% so với T-91 chưa qua xử lý và độ dẻo tốt hơn 50% so với T-91.

Zhongxia Shang, tác giả chính của nghiên cứu cho biết, phần trung tâm mềm nên có thể duy trì tính dẻo nhưng bằng cách sử dụng lớp phủ nano, bề mặt đã trở nên cứng hơn nhiều.

“Nếu tạo độ dốc này với các hạt lớn ở trung tâm và hạt nano trên bề mặt, chúng sẽ biến dạng đồng bộ. Các hạt lớn đảm nhiệm việc kéo dài và các hạt nhỏ chịu ứng suất. Và bây giờ có thể tạo ra loại vật liệu có sự kết hợp giữa độ bền và độ dẻo”, ông Zhongxia Shang nhấn mạnh.

Để xem nó hoạt động như thế nào, nhóm nghiên cứu đã chụp ảnh vật liệu bằng kính hiển vi điện tử quét ở các giai đoạn ứng dụng biến dạng khác nhau. Thông thường các hạt siêu mịn gần bề mặt được định hướng theo chiều dọc, nhưng khi áp dụng nhiều lực căng hơn, chúng bắt đầu có hình dạng cầu hơn, sau đó xoay và kéo dài ra theo chiều ngang. Điều này cho phép thép biến dạng hiệu quả hơn.

An Hạ
https://vietq.vn/phuong-phap-xu-ly-moi-giup-hop-kim-thep-ben-hon-va-deo-hon-s6-d211249.html

Công nghệ sản xuất điện từ nước biển

/in /by

Trung Quốc thử nghiệm thành công công nghệ sản xuất hydro trên biển nhờ điện phân nước biển trực tiếp.

Cuộc thử nghiệm sử dụng Dongfu No. 1 (bệ nổi dùng để sản xuất hydro ngoài khơi) và đã được chứng kiến bởi một nhóm chuyên gia từ Viện Kỹ thuật Trung Quốc (CAE). Trước đó, Tập đoàn Điện lực Dongfang (DEC) phối hợp với nhóm chuyên gia của Xie Heping (Viện sĩ làm việc tại CAE), cùng phát triển bệ nổi này. Nó tích hợp nhiều hệ thống, bao gồm hệ thống sản xuất hydro tại chỗ, quản lý chuyển đổi năng lượng thông minh, kiểm soát và đảm bảo an toàn.

Đây là bệ nổi sản xuất hydro đầu tiên trên thế giới kết hợp với năng lượng tái tạo, theo DEC, một trong những nhà sản xuất thiết bị phát điện lớn nhất thế giới. Bệ nổi hoạt động ổn định hơn 240 giờ sau khi trải qua thử thách về gió lớn, những cơn sóng cao 1 m và mưa bão.

Đại dương là nguồn hydro lớn nhất tuy nhiên, thành phần phức tạp của nước biển – gồm hơn 90 nguyên tố hóa học, một lượng lớn vi sinh vật và các hạt lơ lửng – gây ra vấn đề về ăn mòn và độc tính, làm mất hoạt tính của chất xúc tác, giảm hiệu suất điện phân cùng nhiều trở ngại kỹ thuật và thách thức khác.


Hệ thống sản xuất điện từ nước biển.

Phương pháp điện phân nước biển gián tiếp phụ thuộc vào thiết bị khử mặn quy mô lớn, khiến quá trình này trở nên phức tạp, đắt đỏ và tốn tài nguyên đất. Về phương pháp điện phân trực tiếp nước biển (không cần khử mặn), gần nửa thế kỷ qua vẫn chưa có bước đột phá nào giúp ngăn các thành phần phức tạp trong nước biển tác động đến hệ thống sản xuất hydro. Hiện tại, công nghệ điện phân nước thường dựa vào nước ngọt siêu tinh khiết.

Xie cho biết, phương pháp họ sử dụng có thể phân tách ảnh hưởng của hơn 90 nguyên tố phức tạp và vi sinh vật trong nước biển, làm thay đổi các phương pháp sản xuất hydro thông dụng. Theo Xie, chiến lược điện phân nước biển trực tiếp kết hợp với năng lượng gió ngoài khơi, có thể thay đổi cách thế giới phát triển năng lượng trong tương lai.

Nghiên cứu liên quan đã công bố trên tạp chí Nature ngày 30/11/2022, đồng thời được Bộ Khoa học và Công nghệ Trung Quốc đánh giá là một trong 10 tiến bộ khoa học hàng đầu năm 2022.

Bảo Lâm
https://vietq.vn/cong-nghe-san-xuat-dien-tu-nuoc-biensang-56-d211210.html

Liệu đầu tư vào năng lượng mặt trời sẽ sớm “vượt mặt” khai thác dầu mỏ?

/in /by

Vào hôm 27/5, Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA) cho biết: Các khoản đầu tư vào năng lượng ít carbon đang tăng mạnh. Trong năm 2023, năng lượng mặt trời sẽ “vượt mặt” số tiền đầu tư vào hoạt động khai thác dầu. Bên cạnh đó, là sự “phục hồi” của hoạt động đầu tư vào nhiên liệu hóa thạch.

Báo cáo hàng năm của IEA về đầu tư vào năng lượng cho thấy, các cuộc khủng hoảng năng lượng và khí hậu đã trở thành động lực thúc đẩy doanh nghiệp đầu tư vào công nghệ carbon thấp, với tổng số tiền đầu tư năm 2023 dự kiến ​​sẽ là 1,7 nghìn tỷ USD. Trong khi đó, chỉ có khoảng 1 nghìn tỷ USD sẽ được rót vào dầu, khí đốt và than đá.

Những dòng tiền này, đi vào năng lượng tái tạo (gió, mặt trời, v.v.), hạt nhân, ô tô điện, máy bơm nhiệt, v.v. sẽ tăng 24%/năm trong giai đoạn 2021-2023.

Đồng thời, lượng đầu tư dành cho hydrocarbon và than tiếp tục tăng 15% mỗi năm.

Giám đốc IEA Fatih Birol cho biết: “Năng lượng sạch đang phát triển nhanh chóng, nhanh hơn nhiều người tưởng tượng. Cứ mỗi USD đầu tư vào nhiên liệu hóa thạch, lại có khoảng 1,7 USD dành cho năng lượng sạch. Vào 5 năm trước, tỷ lệ đó chỉ là 1-1”.

Đặc biệt, theo Báo cáo thì “năng lượng mặt trời là ngôi sao”, ghi rõ: “Dự kiến trong năm 2023, sẽ có hơn 1 tỷ USD/ngày được đầu tư vào năng lượng mặt trời (tức 380 tỷ USD cho cả năm). Đây là lần đầu tiên số tiền này vượt mặt số tiền đầu tư vào khai thác dầu”.

Trong khi đó, đầu tư vào khai thác dầu năm 2023 (thăm dò và khai thác) dự kiến là 370 tỷ USD.

Báo cáo cũng nêu ra một ví dụ khác: Hiện nay, các công nghệ carbon thấp chi phối 90% khoản đầu tư vào hoạt động sản xuất điện trên toàn cầu.

Sự biến động của giá nhiên liệu hóa thạch, do tác động của cuộc chiến Nga – Ukraine và những biện pháp hỗ trợ do Liên minh châu Âu, Trung Quốc, Nhật Bản và Mỹ thực hiện, cũng đã củng cố xu hướng này.

Vua Mặt Trời và Vua Than Đá

Tuy nhiên, IEA cũng đưa ra một số cảnh báo, đầu tiên là về sự thống trị cực độ của Trung Quốc và những nền kinh tế tiên tiến khác trong phong trào này.

Mặc dù có một số điểm sáng (năng lượng mặt trời ở Ấn Độ, Brazil, Trung Đông), nhiều khoản đầu tư ở những nơi khác đang gặp khó khăn. Do đó, IEA kêu gọi cộng đồng quốc tế có hành động để cải thiện tình trạng này.

Ông Dave Jones – Trưởng bộ phận Xu hướng quốc tế của tổ chức tư vấn năng lượng Ember trả lời: “Năng lượng mặt trời sẽ “đăng quang” làm một siêu cường năng lượng thực sự, làm phương tiện chính để chúng ta nhanh chóng khử carbon khỏi nền kinh tế.

Chưa hết, ông nói thêm: “Điều trớ trêu ở đây, là một số nơi nhiều nắng nhất trên thế giới lại có mức đầu tư vào năng lượng mặt trời thấp nhất, đó là một vấn đề cần phải được giải quyết”.

Một nhược điểm lớn khác được IEA chỉ ra: Chi phí thăm dò và khai thác dầu khí dự kiến ​​sẽ tăng 7% vào năm 2023 và quay trở lại mức năm 2019, làm thế giới trật khỏi lộ trình hướng tới trung hòa carbon vào giữa thế kỷ.

Vào năm 2021, IEA đã đưa ra một kịch bản về việc đạt trung hòa carbon, gây thu hút rất nhiều chú ý. Kịch bản nhấn mạnh tính cần thiết của việc từ bỏ ngay lập tức bất kỳ dự án khai thác năng lượng hóa thạch mới nào.

Để đạt trung hòa carbon, thế giới không được thải ra nhiều khí nhà kính hơn mức có thể hấp thụ. Phải như vậy, nhiệt độ toàn cầu mới không tăng quá 1,5°C, giúp tránh gây ra những tác động lớn và không thể đảo ngược.

Tuy nhiên, nhu cầu than đá năm 2022 đã đạt mức đỉnh trong lịch sử. Trong năm 2023, đầu tư vào lĩnh vực này dự kiến sẽ tăng cao gấp 6 lần so với mức khuyến nghị mà IEA đề ra cho năm 2030.

Vào năm 2022, các gã khổng lồ dầu khí đã điều hướng gần 5% chi phí sản xuất của họ vào năng lượng carbon thấp (khí sinh học, năng lượng gió, v.v.) và công nghệ thu hồi và lưu trữ carbon. Theo IEA, tuy con số trên có cao hơn một chút đối với những gã khổng lồ châu Âu, nhìn chung, tỷ lệ này hầu như không tăng so với năm 2021.

Ngọc Duyên/AFP
https://petrotimes.vn/lieu-dau-tu-vao-nang-luong-mat-troi-se-som-vuot-mat-khai-thac-dau-mo-685869.html

Mỹ công bố cơ hội mới cho năng lượng nhiệt hạch

/in /by

Tạp chí Science for America (SfA) vừa xuất bản một sách trắng với chủ đề: Khám phá những cơ hội mới và thú vị cho năng lượng nhiệt hạch. Báo cáo trình bày 2 lối tiếp cận đầy hứa hẹn, giúp mang lại triển vọng cho sự tiến bộ nhanh chóng, làm giảm chi phí và đơn giản hóa những thách thức kỹ thuật.

Cả hai cách tiếp cận này đều thử nghiệm được trên một hệ thống demo duy nhất, giúp đẩy nhanh tốc độ thử nghiệm và tiết kiệm chi phí.

Nhiệt hạch là quá trình cung cấp năng lượng cho mặt trời, thông qua sự kết hợp những nguyên tử nhẹ với nhau để tạo thành những nguyên tử nặng hơn, giúp giải phóng năng lượng cực lớn mà không phát thải CO2. Phản ứng nhiệt hạch tỏa ra năng lượng cực lớn, gần như không giới hạn mà lại miễn phí. Trong nhiều thập kỷ, nhiệt hạch được xem là nguồn năng lượng lý tưởng để bổ sung cho những nguồn năng lượng sạch khác như năng lượng mặt trời và gió. Tuy nhiên, những thách thức quan trọng về khoa học và kỹ thuật phải được cải thiện để phản ứng tổng hợp hạt nhân đem lại tính khả thi về mặt thương mại.

“Bộ đánh lửa từ tính” và “Lò nung tối ưu hóa”

Những năm gần đây, giới khoa học đã ghi nhận được những tiến bộ đáng kể, bao gồm sự tăng trưởng đáng chú ý trong hoạt động thương mại và tiến bộ lớn về khoa học. Hai cách tiếp cận được trình bày trong sách trắng: “Bộ đánh lửa từ tính” (Magnetic Igniter) và “Lò nung tối ưu hóa” (Ideal Point Burner).

“Bộ đánh lửa từ tính” sử dụng một dòng điện xung cực nhanh để tạo ra một từ trường dao động kìm hãm và chứa dòng plasma cực nóng. So với những phương pháp tổng hợp bằng laser, phương pháp này mang lại tiềm năng hiệu quả cao hơn, quy mô nhỏ hơn, chi phí thấp hơn và có trình tự đơn giản hơn.

“Lò nung tối ưu hóa” sử dụng thời lượng xung tối ưu để điều tiết năng lượng tối thiểu cần thiết và công suất tối thiểu cần thiết cho một hệ thống nhiệt hạch khả thi. Cách tiếp cận này mang lại tiềm năng cho những hệ thống năng lượng nhiệt hạch nhỏ gọn và rẻ tiền, sản xuất hàng loạt được, giúp nhanh chóng triển khai trên toàn cầu.

Một đặc điểm thú vị khác của hai phương pháp này, là chúng đều sử dụng từ trường. Như vậy, cả hai có thể được thử nghiệm trên cùng một hệ thống demo, giúp đẩy nhanh tốc độ thử nghiệm và tiết kiệm chi phí.

Ngoài bàn về phản ứng tổng hợp, SfA còn đề cập đến những dự án khác, với nội dung tập trung vào việc thu giữ và sử dụng khí CO2 trong bầu khí quyển, giúp đẩy nhanh hoạt động phát triển thuốc điều trị ung thư, chuẩn bị cho đại dịch trong tương lai, cải thiện mặt giáo dục và công bằng trong mô hình giáo dục STEM.

Ngọc Duyên/AFP
https://petrotimes.vn/my-cong-bo-co-hoi-moi-cho-nang-luong-nhiet-hach-685598.html

Phương pháp mới cho phép tự kiểm tra nồng độ PFAS có trong đời sống hàng ngày

/in /by

Việc phát hiện sớm nồng độ PFAS trong máu có thể giúp giảm mức độ phơi nhiễm và sàng lọc y tế, từ đó tìm ra các giải pháp bảo vệ sức khỏe người tiêu dùng.

Theo một nghiên cứu mới của Trường Đại học Bang Michigan (MSU), Mỹ, việc những người có nguy cơ phơi nhiễm PFAS cao dễ dàng tự kiểm tra có thể cải thiện khả năng tiếp cận thử nghiệm đối với các “hóa chất vĩnh viễn” này.

Từ đó, dẫn đến việc phát hiện sớm các tình trạng sức khỏe có hại. Nghiên cứu đã thử nghiệm một phương pháp cải tiến để mọi người có thể tự lấy mẫu máu xét nghiệm PFAS.

PFAS là viết tắt của các chất per- và polyfluoroalkyl. Đây là một nhóm gồm hơn 9.000 hóa chất được sử dụng rộng rãi để sản xuất các sản phẩm công nghiệp và tiêu dùng. PFAS thường được gọi là “hóa chất vĩnh cửu” do tính bền bỉ cực cao trong môi trường cũng như cơ thể con người – nơi chúng có thể tồn tại trong nhiều năm.


Hóa chất vĩnh viễn PFAS có ảnh hưởng lớn đến sức khỏe con người

Đối với những người có mức độ phơi nhiễm cao, thông qua nước uống hoặc nguy cơ nghề nghiệp, việc phát hiện sớm nồng độ PFAS trong máu có thể giúp giảm mức độ phơi nhiễm và sàng lọc y tế. Nhờ đó, bảo vệ chống lại tác hại liên quan đến gan, thận và tuyến giáp; hệ miễn dịch; sinh sản và phát triển cũng như nguy cơ mắc một số bệnh ung thư.

Các biện pháp can thiệp đặc biệt quan trọng để bảo vệ trẻ sơ sinh, trẻ em và phụ nữ mang thai. Bởi, PFAS tích lũy trong cơ thể suốt đời, đi qua nhau thai. Sau đó, chúng tích lũy trong bào thai và truyền vào sữa mẹ. Chúng có liên quan đến một loạt ảnh hưởng sức khỏe bao gồm cholesterol cao, một số bệnh ung thư, vô sinh và nhẹ cân.

Courtney Carignan – Giáo sư trợ lý tại Trường Cao đẳng Nông nghiệp, Tài nguyên thiên nhiên và Thú y thuộc MSU, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: “Nhiều người thường muốn biết nồng độ PFAS trong máu của họ. Song, họ gặp khó khăn trong việc lấy máu và xét nghiệm.

Kết quả xét nghiệm máu có thể được sử dụng để ghi lại mức độ phơi nhiễm, so sánh với mức độ trong quần thể nói chung, thông báo mức giảm phơi nhiễm và thực hiện hành động bảo vệ sức khỏe”.

Nghiên cứu được xuất bản trên tạp chí Khoa học và Công nghệ Môi trường. Các nhà khoa học đã kiểm tra mức độ phơi nhiễm PFAS được đo bằng cách tự lấy máu bằng cả phương pháp chích ngón tay mới và phương pháp lấy máu truyền thống trong số 53 người có tiền sử uống nước nhiễm PFAS.

Trước tiên, những người tham gia cung cấp một mẫu máu được lấy truyền thống. Sau đó, họ dùng kim chích chích vào ngón tay – phương pháp thường được sử dụng để xét nghiệm máu cho bệnh nhân tiểu đường.

Từ đó, lấy một lượng máu chính xác vào dụng cụ lấy mẫu mới. Các mẫu máu được phòng thí nghiệm Eurofins phân tích cho 45 loại PFAS cụ thể. Trong các phân tích, tác giả nghiên cứu đã báo cáo tần suất phát hiện tương tự và mối tương quan cao giữa hai phương pháp.

Ông Christopher Higgins thuộc Trường Mỏ Colorado và là đồng tác giả của nghiên cứu, cho biết, phương pháp mới có thể đưa ra một bức tranh toàn diện hơn về PFAS trong máu, bao gồm các hợp chất như FOSA.

FOSA là một PFAS được phát hiện trong khoảng một nửa số mẫu máu toàn phần, nhưng không có trong bất kỳ mẫu huyết thanh nào.

Bảo Linh (t/h)
https://vietq.vn/phuong-phap-moi-cho-phep-tu-kiem-tra-nong-do-pfas-co-trong-doi-song-hang-ngay-d210750.html