Панцири креветок укрепят бетон

14.08.2022

Наночастицы из креветочных панцирей существенно улучшили качество цемента. Технология сократит отходы рыбной промышленности и выбросы углекислого газа.

Исследователи Вашингтонского государственного университета и Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории создали крошечные кристаллы и волокна хитина из отходов морепродуктов. Наночастицы повышают прочность цемента почти в 1,5 раза.

Ученые изучили поведение наночастиц из хитина. В отличие от целлюлозы, также используемой для увеличения прочности цемента, этот материал на молекулярном уровне имеет дополнительный набор атомов. Благодаря этому ученые могут контролировать заряд на поверхности молекул и, следовательно, их поведение в цементном растворе.

Исследование показало, что добавление обработанных нанокристаллов хитина в цемент улучшает его свойства, включая его консистенцию, время схватывания, прочность и долговечность. Они увидели увеличение прочности бетона на изгиб на 40% и улучшение его способности сжиматься на 12%. Кроме того, модифицированный состав твердел в час дольше. Это необходимо для увеличения дальности перевозок и строительства в жарком климате. Исследователи изучают прочность цемента под давлением.

Панцири крабов, креветок и омаров состоят примерно на 20-30% из хитина, а большая часть остальных приходится на карбонат кальция, еще одну полезную добавку для цемента. При этом ежегодно в мире производится от 13 до 17,5 млн. кг отходов рыбной промышленности. Большая часть из них просто сбрасывается в море.

Производство цемента является углеродсодержащим процессом, требующим использования ископаемого топлива для достижения необходимых высоких температур (1500 °C). Известняк, используемый в его производстве, также подвергается разложению, в результате которого образуется дополнительный углекислый газ. При этом классический бетон легко трескается, что снижает его долговечность.

Авторы работы считают, что замена известняка на наночастицы хитина поможет сократить энергозатраты, объем мусора от морепродуктов, а также повысит долговечность и износостойкость зданий из цемента.

<< Назад: Одноплатный ПК LattePanda 3 Delta 15.08.2022

>> Вперед: Экраны из рыбьей чешуи 14.08.2022

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Крупные животные и смертельные болезни 25.10.2015 Онкологическими болезнями болеют не только люди, но и животные. Но все по-разному - кто-то чаще, кто-то реже. Есть виды, особенно устойчивые к раку, и к таким, как ни странно, относятся крупнейшие млекопитающие: слоны и киты. Почему "как ни странно"? Мы знаем, что рак начинается с клеток, в которых испортился механизм контроля деления. Очевидно, чем больше клеток в теле, тем больше шансов, что в какой-нибудь из них что-нибудь пойдет не так - при делении, например, в синтезирующуюся цепь ДНК может вкрасться ошибка. Однако слоны, несмотря на свои размеры и долгий срок жизни, заболевают раком даже реже, чем более мелкие виды. Этот парадокс был назван парадоксом Пето - по имени Ричарда Пето, британского эпидемиолога из Оксфорда, который заметил его еще в 1970-е годы. Очевидно, у долгоживущих крупных животных есть какие-то дополнительные механизмы, подавляющие возникновение злокачественных опухолей. Среди генов, от которых зависит развитие рака, есть протоонкогены и антионкогены. Если первые начинают работать не так, как надо, клетки "сходят с ума" и перерождаются в раковые; соответственно, то же самое будет, если сломаются антионкогены, которые следят за тем, правильно ли клетки себя ведут. Два года назад исследователи из Института развития в Монпелье предложили модель, которая учитывала поведение протоонкогенов и антионкогенов в зависимости от размера животного. Модель имитировала разные распределения мутаций на протяжении нескольких тысяч поколений. Вывод оказался такой: протоонкогены и антионкогены по-разному реагируют в эволюции на увеличение массы тела. Чем больше масса тела, тем труднее активировать гены, способные спровоцировать опухоль. Одна из мутаций, благодаря которой становится труднее активировать протоонкогены, может быть связана с тем, что в геноме просто увеличивается число опухолевых супрессоров. Об этом в своей статье в Journal of the American Medical Association пишут Джошуа Шиффман (Joshua D. Schiffman) из Университета Юты вместе с коллегами из Университета штата Аризона и Пенсильванского университета. Сначала авторы работы проанализировали статистику смертности слонов, и опять же лишний раз убедились, что они действительно устойчивы к раку более многих других видов: всего лишь 5% толстокожих умирают от опухолей, тогда как, к примеру, у гиеновидных собак рак губит 8%, не говоря уже о 25% людей. Анализ генома показал, что у африканских слонов есть целых 40 копий гена p53, у азиатских - от 30 до 40. Этот ген - один из самых известных антионкогенов. Белок р53 распознает повреждения в ДНК, и, если их становится достаточно много, он включает гены, отвечающие за апоптоз - запрограммированное клеточное самоубийство. Большое количество генетических повреждений делает клетку опасной для всего организма, поэтому проще всего от нее вообще избавиться. Очевидно, именно огромное число копий p53, которые возникли в их геноме миллионы лет назад, помогает слонам избегать рака (у человека, к слову, всего две копии p53). Можно, конечно, поступать иначе - стараться отремонтировать испорченную ДНК, однако, когда клетки слонов облучали ионизирующим излучением, то никакой активизации ДНК-ремонтных генов и белков не наблюдалось, но зато клетки начинали активно умирать. То есть слоновий способ избежать злокачественной опухоли - просто вовремя убить испортившуюся клетку. Стоит только пожалеть о том, что эволюция не смогла снабдить и наш геном лишним десятком копий p53; возможно, в будущем биотехнология позволит провернуть такую операцию, и на свет появятся новые люди с повышенной защитой от рака.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025