Trung tâm thông tin và thống kê khoa học và CÔng nghệ SỞ khoa học và CÔng nghệ tp. Hcm

**************

Cánh tua bin gió ngoài khơi có thể được chế tạo từ xốp nhựa nhiệt dẻo

Các tuabin gió ngoài khơi có kích thước ngày càng tăng, nên việc vận chuyển, lắp đặt, tháo dỡ và tiêu hủy các cánh tua bin khổng lồ này đang đặt ra thách thức mới cho các nhà khai thác. Vì vậy. các nhà nghiên cứu ở Fraunhofer, Đức đã hợp tác với các chuyên gia của ngành công nghiệp phát triển xốp nhựa nhiệt dẻo chắc chắn và vật liệu composit để chế tạo cánh quạt trọng lượng nhẹ và có thể tái chế. Với các tính chất đặc biệt, vật liệu mới cũng phù hợp để ứng dụng cho các cấu trúc nhẹ khác như trong lĩnh vực ô tô. Sản phẩn mới được trưng bày tại hội chợ thương mại K 2016 ở Düsseldorf, Đức trong thời gian từ ngày 19- 26/10/2016.

Xu hướng xây dựng các trang trại gió ngoài khơi quy mô lớn vẫn không giảm sút. Các tua bin gió được thiết kế có chiều dài cánh là 80m và đường kính cánh hơn 60m để tăng tối đa sản lượng năng lượng. Vì chiều dài cánh bị hạn chế bởi trọng lượng, nên cần phải phát triển các hệ thống nhẹ bằng vật liệu có độ bền cao. Các tuabin gió trọng lượng nhẹ sẽ dễ tháo lắp và còn tăng độ ổn định của chúng trên biển. Trong dự án WALiD (Cánh quạt sử dụng thiết kế nhẹ tiên tiến chi phí-hiệu quả) của Liên minh châu Âu (EU), các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ hóa học ICT Fraunhofer ở Pfinztal, Đức đã phối hợp chặt chẽ với mười đối tác công nghiệp và đối tác nghiên cứu để thiết kế cánh quạt trọng lượng nhẹ. Bằng cách cải tiến thiết kế và vật liệu sử dụng, nhóm nghiên cứu hy vọng sẽ giảm trọng lượng cánh và tăng tuổi thọ của cánh.

Nhựa nhiệt dẻo đang thay thế vật liệu nhựa nhiệt rắn

Ngày này, cánh tua bin gió chủ yếu được chế tạo thủ công từ hệ thống nhựa nhiệt rắn. Tuy nhiên, cánh tua bin này không thể nóng chảy và không phù hợp để tái chế vật liệu. Chất thải nhựa nhiệt rắn dạng hạt tốt nhất nên được tái chế làm chất độn trong các ứng dụng đơn giản. "Trong dự án WALiD, chúng tôi thực hiện thiết kế cánh hoàn toàn mới. Chúng tôi chuyển đổi lớp vật liệu và lần đầu tiên sử dụng nhựa nhiệt cho cánh quạt. Đây là nhựa nóng chảy mà chúng tôi có thể xử lý hiệu quả trong các cơ sở sản xuất tự động", Florian Rapp, điều phối viên dự án tại Fraunhofer ICT nói. Mục tiêu của nghiên cứu là tách các sợi thủy tinh với sợi các bon và tái sử dụng vật liệu nền của nhựa nhiệt dẻo.

Đối với lớp vỏ ngoài của cánh quạt cũng như các bộ phận của cấu trúc hỗ trợ bên trong, các đối tác dự án sử dụng vật liệu nhiều lớp được làm từ xốp nhựa nhiệt dẻo và nhựa cốt sợi. Nhìn chung, nhựa nhiệt dẻo cốt sợi các bon được sử dụng cho các vị trí của cánh phải chịu lực lớn, trong khi sợi thủy tinh gia cố các khu vực chịu lực ít hơn. Đối với phần lõi, nhóm nghiên cứu đang phát triển xốp nhựa nhiệt dẻo liên kết với các lớp vỏ làm từ nhựa nhiệt dẻo. Sự kết hợp này cải thiện độ bền cơ học, hiệu quả và tuổi thọ của cánh tua bin.

Vật liệu xây dựng trọng lượng nhẹ cho các ứng dụng mới

Xốp ICT mang lại các thuộc tính ưu việt hơn so với các hệ thống vật liệu hiện có nên cho phép triển khai các ứng dụng hoàn toàn mới, ví dụ trong ngành công nghiệp ô tô, hàng không và hàng hải. Trong xe, các nhà sản xuất đã sử dụng vật liệu xốp cho kính chắn và ghế ngồi, đây không phải là các cấu trúc chịu lực. Xốp thông dụng có một số hạn chế như độ ổn định nhiệt, do vậy, không thể được lắp đặt gần động cơ. "Trái lại, xốp nhựa nóng chảy của chúng tôi lại ổn định nhiệt và phù hợp để sử dụng làm vật liệu cách nhiệt cho các khu vực gần động cơ. Xốp nhựa mới về lâu dài, còn có khả năng chịu nhiệt cao hơn xốp polystyrene giãn nở (EPS) hoặc polypropylene (EPP) giãn nở. Nhờ có các tính chất cơ học được cải tiến, xốp nhựa nhiệt dẻo có thể được sử dụng trong các môđun cửa hoặc thành phần làm cứng trong vật liệu composit nhiều lớp" Rapp nói. Xốp nhựa nhiệt dẻo có thể được xử lý nhanh và tiết kiệm nguyên liệu. Lợi thế nữa là xốp nhựa nhiệt dẻo có sẵn hơn vật liệu lõi nhiều lớp tái tạo như gỗ balsa.

Vật liệu mới được sản xuất tại nhà máy ép đùn xốp của Viện Công nghệ hóa học ICT Fraunhofer. Rapp giải thích quy trình sản xuất vật liệu như sau: "Chúng tôi làm tan chảy các hạt nhựa, trộn với chất tạo khí thành polime nóng chảy và tạo độ xốp cho vật liệu. Sau đó, các hạt xốp ổn định và sản phẩm bán tinh chế được tạo hình và cắt như mong đợi". Trong lĩnh vực polime xốp, nhóm nghiên cứu đề cập đến dây chuyền sản xuất xốp nhựa nhiệt dẻo từ việc phát triển nguyên liệu và sản xuất các hạt xốp ép đùn cũng như bán thành phẩm cho đến xử lý môi trường và thành phẩm

Theo vista.gov.vn, 25/10/2016

Trở về đầu trang

**************

Phương pháp đơn giản, tiết kiệm chi phí để tạo ra sàn gỗ thu năng lượng

Nhờ sáng kiến của các công ty như Pavegen, ở các thành phố thông minh trong tương lai không quá xa, vỉa hè có thể tạo ra điện từ bước đi của chính những người đi bộ. Tuy nhiên, mức chi phí lớn sẽ là một thách thức nếu áp dụng công nghệ này tại những không gian mở như trung tâm thương mại hay sân bóng đá. Mới đây, các nhà khoa học thuộc trường Đại học Wisconsin-Madison (UW- Madison) đã phát triển thành công kỹ thuật mới mà nhờ đó, những ngôi nhà tự cấp điện với mức giá chỉ tương tự như sàn gỗ thông thường.

Trong khi gạch Pavegen sử dụng cảm ứng điện từ để tạo ra điện, vật liệu phát triển bởi nhóm nghiên cứu lại dựa trên hiệu ứng điện ma sát, tạo tích điện, thường thấy nhất là tĩnh điện, thông qua ma sát của hai vật liệu khi chúng cọ xát vào nhau. Nguyên tắc đã được khám phá và áp dụng trong y phục hay màn hình cảm ứng thu điện, và nhóm nghiên cứu đặt tên phương pháp này là phương pháp "thu năng lượng bên đường”.

"Phương pháp thu năng lượng bên đường đòi hỏi cân nhắc những vị trí có nguồn năng lượng dồi dào để có thể thu hoạch", Xudong Wang - người đứng đầu nghiên cứu cho biết. "Chúng tôi đã làm việc rất chăm chỉ để thu năng lượng từ hoạt động của con người. Có rất nhiều cách thức để thu năng lượng từ hoạt động của con người, thứ nhất là chế tạo một thứ gì đó có thể mang trên người, hoặc cách khác là thiết kế một vật gì đó có thể tiếp xúc thường xuyên với con người. Và mặt đất là ví trí lý tưởng, được sử dụng nhiều nhất".

Trước đây, Wang đã thử nghiệm một hệ thống tương tự cho phép thu năng lượng từ chuyển động của lốp xe ô tô. Trong trường hợp này, điện được tạo ra thông qua các sợi nano cellulose có độ dày nhỏ hơn 1 mm, được gắn vào sàn gỗ. Một số sợi nano này được xử lý hóa học, và khi chúng được đưa vào sát với các sợi nano không được xử lý thông qua các rung động gây ra bởi tiếng bước chân trên bề mặt của vật liệu, chúng tạo ra dòng điện. Dòng điện này sau đó được thu để thắp sáng đèn, sạc pin, hoặc phục vụ các nhu cầu khác trong gia đình. Hiệu suất năng lượng của hệ thống có thể được tăng lên bằng cách tích tụ trong nhiều lớp.

Các sợi nano có chi phí tương đối thấp. Do chúng được đặt vào trong bột gỗ được sử dụng trong sàn thông thường nên nhóm nghiên cứu tin rằng công nghệ này sẽ có giá ngang với mức giá của loại sàn gỗ thông thường. Sản phẩm mới cũng có thể tái chế và thay đổi nhiều hơn so với bề mặt thu năng lượng hiện có, cũng như có độ bền giống với sàn gỗ tiêu chuẩn.

Thử nghiệm ban đầu trong phòng thí nghiệm của chúng tôi cho thấy nó hoạt động hàng triệu chu kỳ mà không gặp bất kỳ vấn đề gì", Wang cho biết. "Tuy không chuyển đổi những con số hàng triệu đó thành số năm tuổi thọ cho sàn, nhưng chúng tôi tin rằng với thiết kế phù hợp, nó chắc chắn có thể có tuổi thọ lâu hơn sàn nhà thông thường".

Nhóm nghiên cứu đang tối ưu hóa hệ thống với hy vọng xây dựng một nguyên mẫu để đặt tại một vị trí nào đó tại các trường đại học để chứng minh công nghệ. Hệ thống cũng có thể được ứng dụng trong một số loại sàn khác.

Nghiên cứu được công bố trên Tạp chí Nano Energy.

Theo vista.gov.vn, 25/10/2016
Trở về đầu trang

**************

Loại vải mới được làm từ nhựa dẻo

Một loại vải mới có thể giữ mát giúp cho những người ở vùng khí hậu nóng và làm giảm nhu cầu điều hòa không khí đắt tiền và năng lượng tiêu thụ, một nghiên cứu mới phát hiện. Một nhóm các nhà nghiên cứu đã phát triển loại vải mới được làm từ nhựa dẻo cho phép cơ thể giải phóng nhiệt theo một cách mới với chi phí thấp. Chỉ cần ra mồ hôi là một trong những cách làm mát cơ thể, loại vải mới này có thể giúp giảm bớt nhiệt độ cơ thể.

Theo các nhà nghiên cứu hệ thống sưởi ấm và làm mát không gian đóng góp đến 12,3% của tổng mức năng lượng tiêu thụ ở Hoa Kỳ. Những nỗ lực để giảm thiểu năng lượng sử dụng đã tập trung vào việc cải thiện xây dựng cách điện và kiểm soát nhiệt độ "thông minh" .

Tuy nhiên, các kỹ sư nghiên cứu "quản lý nhiệt cá nhân" cho thấy việc cung cấp sưởi ấm hoặc làm mát chỉ với một người sẽ dẫn đến hiệu quả năng lượng cao hơn nhiều so với cả một tòa nhà.

Yi Cui, đồng tác giả nghiên cứu và là phó giáo sư về khoa học và kỹ thuật vật liệu tại Đại học Stanford, cho biết: “Nếu bạn tự làm mát cơ thể nhờ trang phục, bạn sẽ tiết kiệm được nhiều năng lượng trong các tòa nhà. Loại vật liệu mới cho phép mồ hôi bay hơi dễ dàng giống nhiều loại vải khác và sử dụng một cơ chế làm mát hoàn toàn mới, cho phép nhiệt độ cơ thể thoát ra dưới dạng bức xạ hồng ngoại”.

Đồng tác giả nghiên Shanhui Fan, giáo sư về kỹ thuật điện đồng thời là chuyên gia về lượng tử ánh sáng tại Đại học Stanford, cho biết: "40 đến 60% nhiệt độ cơ thể chúng ta tỏa ra dưới dạng bức xạ hồng ngoại khi đang ngồi trong phòng làm việc. Nhưng cho đến nay, có rất ít hoặc không có nghiên cứu về đặc điểm bức xạ nhiệt của nguyên liệu dệt may”.

Các nhà nghiên cứu đã sử dụng một loại vật liệu được làm từ một loại nhựa đặc biệt có tên là polyethylene nanoporous (nanoPE) với những lỗ siêu nhỏ có đường kính là 50 đến 1.000nm và sử dụng pin là dụng cụ chia tách ngăn chặn hiện tượng làm ngắn mạch. Các lỗ siêu nhỏ NanoPE cho phép sóng hồng ngoại phát ra. Trong các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, các nhà nghiên cứu tìm thấy nanoPE cho phép 96% bức xạ hồng ngoại đi qua. Ngược lại, vải bông chỉ được 1,5% bức xạ hồng ngoại đi qua.

Nếu dệt thành quần áo, vật liệu nanoPE có thể làm cho người mặc cảm thấy mát hơn gần 40F so với quần áo làm bằng vải bông.

Theo vista.gov.vn, 27/10/2016

Trở về đầu trang

**************

tải về 1.85 Mb.

Chia sẻ với bạn bè của bạn: