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Elettricità da funghi e pavimento in legno

01.04.2021

Il legno è costituito da fibre di cellulosa ed emicellulosa polimeri in una matrice di lignina. La cellulosa nella composizione del legno può essere amorfa e cristallina. La presenza di quest'ultimo rende il legno un materiale piezoelettrico, un materiale in cui si formano cariche elettriche sotto l'azione della deformazione. Quando i cristalliti di cellulosa vengono compressi, i centri di gravità delle cariche positive e negative divergono nello spazio e le cariche sorgono sulla superficie del cristallite per mantenere l'equilibrio elettrostatico. Le proprietà piezoelettriche del legno sono note dagli anni Cinquanta, ma nessuno ha realizzato materiali commerciali e dispositivi per generare elettricità da esso - a causa del basso modulo piezoelettrico e della deformabilità del legno, questo era considerato non redditizio.

Gli scienziati svizzeri guidati da Ingo Burgert dell'ETH di Zurigo sono riusciti a migliorare le proprietà piezoelettriche del legno. Burgert e i suoi colleghi sono stati in grado da tempo di modificare le proprietà del legno e ottenere vari materiali funzionali sulla base. Ad esempio, l'anno scorso hanno trasformato il legno di balsa in un materiale luminoso dissolvendo la lignina e sostituendola con una soluzione di punti quantici luminescenti. Per rendere il legno un buon piezoelettrico, devi anche sciogliere la lignina, quindi il legno si allenterà e sarà più facile deformarlo. Per effettuare la dissoluzione delicatamente, senza danneggiare la struttura di cellulosa, Burgert ei suoi colleghi hanno proposto una soluzione inaspettata: hanno trattato il legno con funghi del reparto basidiomiceti.

Gli scienziati hanno preso di nuovo il legno chiaro dell'albero di balsa (Ochroma pyramidale) con una densità di 94,8 chilogrammi per metro cubo come base per il materiale. Per dissolvere la lignina sono stati utilizzati tre tipi di funghi: Phanerochaete chrysosporium, Ganoderma adspersum e Ganoderma applanatum. Il legno è stato tagliato in lastre sottili, essiccato a una temperatura di 100 gradi durante il giorno, una coltura di funghi appena preparata è stata applicata sulla superficie e lasciata in un'atmosfera umida per un periodo da 4 a 12 settimane.

Per controllare quanta lignina i funghi avevano il tempo di assorbire, i campioni di legno sono stati accuratamente puliti e asciugati di nuovo per un giorno, quindi pesati. La più rapida perdita di lignina è stata fornita dai funghi Ganoderma applanatum. Il tempo di lavorazione ottimale Burgert e i suoi colleghi hanno considerato otto settimane (corrispondenti a una perdita di peso del 45 percento principalmente a causa della lignina): con una lavorazione più lunga, il legno si è allentato troppo e ha perso significativamente la forza. La spettroscopia IR di Fourier ha confermato che i funghi hanno assorbito preferenzialmente la lignina ed è stata osservata anche una leggera perdita di emicellulosa. Ma la struttura in legno di cellulosa è rimasta praticamente invariata dopo il trattamento: questo era chiaramente visibile non solo negli spettri IR, ma anche nelle immagini della microscopia elettronica a scansione.

Il legno privo di lignina aveva una migliore comprimibilità. Di conseguenza, lo spostamento dei centri di gravità della carica nei cristalliti di cellulosa si è verificato con un'ampiezza maggiore e anche l'effetto piezoelettrico è aumentato. Un cubo di legno trattato di 15 x 15 x 13,2 millimetri generava una tensione di 0,87 volt e una corrente di 13,3 nanoampere. Questo è cinquantacinque volte più del legno non modificato nelle stesse condizioni. Collegando nove di questi cubi in serie, gli autori hanno ottenuto elettricità sufficiente per alimentare un diodo a emissione di luce.

Con il nuovo materiale, gli autori propongono di realizzare un rivestimento per pavimenti che produrrà elettricità sotto il peso dei passi umani. Tale rivestimento potrebbe essere collocato nelle case degli anziani e alimentato da sensori che si attivano in caso di caduta di una persona. Ci sono idee più esotiche per l'utilizzo di pavimenti in legno piezoelettrico nelle sale da ballo e aerobica. Si noti che finora Burgert e i suoi colleghi hanno ottenuto un materiale piezoelettrico solo dal legno di balsa: leggero e con un gran numero di pori. In futuro adatteranno il metodo per tipi di legno più densi e pesanti.

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Notizie casuali dall'Archivio

Lettore PocketBook 640 resistente all'umidità e alla polvere 07.03.2014

In Russia viene presentato un dispositivo per la lettura di libri elettronici PocketBook 640. Secondo il produttore, questo è "il primo lettore seriale al mondo resistente all'umidità e alla polvere".

La novità può resistere alla piena immersione sott'acqua fino a una profondità di un metro. Il design robusto protegge i componenti elettronici dai danni causati da acqua salata, sabbia e schiuma di sapone.

Il lettore è dotato di un display E Ink Pearl da 6 pollici con una risoluzione di 600x800 pixel. Supporta il controllo touch. Il produttore ha applicato la tecnologia Film Touch: la pellicola sensibile più sottile viene applicata alla superficie dello schermo, il che rende il dispositivo più leggero di altri gadget simili con touch screen e migliora la qualità della visualizzazione del testo. Il pannello è ben leggibile alla luce del sole.

Il lettore è dotato di un processore con una velocità di clock di 1,0 GHz, 256 MB di RAM e un modulo flash con una capacità di 4 GB. È presente un adattatore per reti wireless Wi-Fi (802.11b/g/n) e una porta microUSB. Il dispositivo pesa 170 g, le sue dimensioni sono 174,4x114,6x9 mm.

Linux è usato come piattaforma software. Supporta PDF, PDF (DRM), EPUB, EPUB (DRM), DJVU, FB2, FB2.ZIP, DOC, DOCX, RTF, PRC, TCR, TXT, CHM, HTM, HTML e immagini JPEG, BMP, PNG, TIFF .

L'alimentazione è fornita da una batteria ricaricabile da 1300 mAh, la cui carica è sufficiente per visualizzare fino a 8000 pagine. Il prezzo di PocketBook 640 è di 7000 rubli.

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