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Membrane a conduzione ionica in legno

22.07.2021

Gli scienziati statunitensi hanno rivestito il legno normale con un idrogel e lo hanno trasformato in un materiale selettivo agli ioni. Le membrane realizzate con tale materiale lasciano passare solo ioni caricati positivamente, che possono essere utilizzati per generare elettricità al confine tra acqua dolce e salata. I risultati dello studio sono pubblicati sulla rivista ACS Nano.

Gli scienziati dell'Università del Maryland, guidati da Lian Bing Hu (Liangbing Hu) sono riusciti a realizzare membrane ionoselettive da un materiale più conveniente: il legno. Il legno è un materiale composito costituito da fibre di cellulosa in una matrice del polimero di lignina più resistente. Il legno ha una struttura porosa e, a causa delle cariche negative sulla superficie, ha anche alcune proprietà ionoselettive: passa prevalentemente ioni con carica positiva. Tuttavia, i pori del legno sono troppo grandi e la selettività ionica del legno è inferiore a quella dei materiali artificiali. Inoltre, il legno è un materiale anisotropo, ovvero le sue proprietà differiscono notevolmente a seconda della direzione. La conduttività è maggiore per le sezioni porose e la resistenza è maggiore per i tagli longitudinali (e anche l'area dei tagli trasversali è limitata dal diametro dell'albero, mentre i tagli longitudinali possono avere un'area molto più ampia) . E infine, il legno non è abbastanza stabile: con il contatto prolungato con l'acqua, le sue fibre si gonfiano gradualmente e la struttura del materiale si rompe. Gli scienziati hanno cercato di migliorare le proprietà del legno con un rivestimento in idrogel polimerico.

L'idrogel contiene gruppi carbossilici, che donano un protone in un mezzo acquoso e si trasformano in un frammento COO caricato negativamente. Coprendo l'albero con idrogel, gli scienziati intendevano aumentare la densità delle cariche negative sulla superficie del materiale. E così è successo - la misurazione del potenziale zeta ha mostrato che la concentrazione di cariche negative sulla superficie del materiale è quasi raddoppiata - da meno 1,49 a meno 2,53 millicoulomb per metro quadrato. Di conseguenza, la conduttività ionica delle membrane è aumentata di due ordini di grandezza rispetto al legno non trattato. Nelle sezioni trasversali, la conduttività era ancora superiore a quella longitudinale, ma non di molto: 1,29 millisiemens per centimetro rispetto a 0,97 millisiemens per centimetro. E gli additivi idrogel hanno rafforzato le membrane: la resistenza alla trazione delle sezioni longitudinali è aumentata da 16,9 a 52,7 megapascal e quelle trasversali da 1,8 a 10,7 megapascal. Gli autori ritengono che il motivo sia la formazione di ulteriori legami idrogeno tra le fibre di cellulosa.

In termini di rapporto resistenza-conduttività, le nuove membrane longitudinali si sono rivelate migliori della maggior parte degli analoghi conosciuti. Ma il loro principale vantaggio è il prezzo basso e la scalabilità. Il legno è un materiale economico e rinnovabile e l'uso di tagli longitudinali consentirà di realizzare membrane di diversi metri quadrati che possono essere utilizzate per generare energia su larga scala.

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L'oggetto più distante del sistema solare 18.11.2015

Gli scienziati della Carnegie Institution di Washington (USA) sono riusciti a considerare l'oggetto più distante del sistema solare fino ad oggi.

L'oggetto scoperto si trova a una distanza di 103 unità astronomiche dalla Terra, che è un miliardo di chilometri più lontano del pianeta nano Eris, che era il precedente detentore del record. È stato scoperto utilizzando il telescopio ottico Subaru da 8,2 metri situato nelle isole Hawaii.

Il diametro stimato dell'oggetto, situato a quasi 15,5 miliardi di chilometri dal nostro pianeta, è compreso tra 500 e 800 chilometri. La distanza corrisponde al confine approssimativo tra le regioni esterne della fascia di Kuiper e il sistema solare.

I dati ottenuti non sono ancora sufficienti per costruire un'orbita dell'oggetto, quindi gli scienziati stanno pianificando di utilizzare i telescopi Magellanici dell'osservatorio cileno Las Campanas nel prossimo futuro.

Se si scopre che l'oggetto si trova nel punto della sua orbita più vicino al Sole, diventerà un nuovo residente della cosiddetta nuvola di Oort, una regione sferica del sistema solare. Questi sono già gli oggetti transnettuniani Sedna e 2012 VP113.

Sedna non si avvicina al Sole più vicino di 76 unità astronomiche e 2012 VP113 non si avvicina più di 80 unità. Eris, il secondo oggetto transnettuniano più grande dopo Plutone, ha un'orbita molto allungata e si avvicina al Sole al perielio di 40 unità astronomiche.

Gli oggetti della nuvola di Oort sono interessanti in quanto si sono formati da materiale proveniente dai bordi di un disco protoplanetario lontano dal Sole e non sono influenzati dai pianeti. Esplorando tali oggetti, puoi conoscere le condizioni per l'emergere del sistema solare.

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