اخبار علمی مرکز پژوهش متالورژی رازی

استفاده دانشمندان از روبات ها و هوش مصنوعی برای ساخت مواد جدید در مهار آلودگی هوا

بسیاری از فعالیت های انسانی، باعث آلوده شدن روزافزون محیط زیست می شوند و آلاینده ها را در هوا، آب و خاک آزاد می کنند. این مواد شیمیایی مضر ، هم سلامتی انسان ها و هم پایداری اکوسیستم را تهدید می کنند. طبق گزارش سازمان جهانی بهداشت، آلودگی هوا سالانه باعث مرگ 4.2 میلیون نفر می شود. برای رفع این معضل دانشمندان همواره به دنبال راه حل هایی هستند که یکی از این راه ها، دسته ای از مواد به نام فوتوکاتالیست ها هستند. این مواد زمانی که توسط نور تحریک شوند، حامل های باردار تولید می کنند. این حامل های باردار ذرات ریزی هستند که می توانند به اطراف حرکت کنند و باعث واکنش های شیمیایی شوند. در تماس با آب و یا اکسیژن، اکسیژن فعال تولید می کنند که با پیوستن به آلاینده های رایج سمی می توانند آنها را تجزیه کنند و یا به محصولات بی ضرر یا مفید تبدیل کنند.
در دانشگاه تنسی آمریکا، محققان با کمک ربات ها و هوش مصنوعی در حال ساخت و آزمایش فوتوکاتالیست های جدید با هدف کاهش آلودگی هوا هستند. از آنجا که هزاران نوع کاتالیست به طور بالقوه می توانند برای این منظور استفاده شوند، محققان این دانشگاه به دنبال راه های سریع تر برای رسیدن به بهترین گزینه برای پاکسازی هوا می باشند. آنها به جای ساختن و آزمایش نمونه ها به روش های قبلی که ممکن است هفته ها یا ماه ها به طول بیانجامد، از ربات های هوشمندی استفاده می کنند که می توانند حداقل 100 ماده مختلف را در عرض یک ساعت تولید و آزمایش کنند. این ربات ها ی کوچک با قابلیت جابجایی مایعات، می توانند مقادیر مایعات را به طور دقیق از یک مکان به مکان دیگر مخلوط و منتقل کنند. آنها توسط رایانه ای کنترل می شوند که شتاب و دقت آنها را هدایت می کند. همچنین از الگوریتم های یادگیری ماشین برای سرعت بخشیدن به تجزیه و تحلیل داده ها استفاده می شود و نیز از داده های بدست آمده برای مجموعه آزمایش های بعدی که توسط روبات ها انجام می شوند، استفاده می کنند.

منبع :Ahmadi Research Lab

تبدیل ضایعات فلزی به آلیاژهایی با ارزش و کارآمد با روش تولید فاز جامد (Solid phase alloying)

طبق مطالعه جدید محققان آزمایشگاه ملی شمال غرب اقیانوس آرام، ضایعات فلزی آلومینیم را می توان مستقیماً بدون نیاز به فرآیندهای ذوب رایج به آلیاژهایی با کارایی بالا و با ارزش ارتقا داد. محصولات تولید شده با فرآیندهای ذوب رایج از نظر ترکیب آلیاژ و ریز ساختار و در نتیجه خواص نهایی محدود هستند. بنابراین، این محققان روش جدیدی برای بازیافت و آلیاژسازی در فاز جامد ابداع کرده اند که ضایعات آلومینیم 6063 با مس، روی و منیزیم آلیاژ شده، در نتیجه آلیاژی از آلومینیم با کارایی بالا همراه با خوشه هایی از نانو ذرات تقویت کننده تولید کردند که ترکیب و خواصی مشابه با آلیاژ آلومینیم 7075 داشته باشد. فازهای تقویت کننده Mg(CuZn)2،ƞ ، استحکام تسلیم و نهایی را تا 200 درصد افزایش می دهند.

منبع : Nature Communications volume 15, Article number: 10664 (2024)

ساخت باتری های جدید سدیم یونی مقرون به صرفه و پایدار ، جایگزینی برای باتری های لیتیوم یونی

باتری‌های لیتیوم یونی به طور گسترده در فناوری هایی مانند تلفن‌های هوشمند، لپ‌تاپ و خودروهای برقی استفاده می شوند. نگرانی‌های فزاینده‌ای در مورد آینده این نوع باتری ها وجود دارد، زیرا لیتیوم نسبتا کمیاب و گران است. محققان در دانشگاه هیوستون ماده جدیدی برای باتری‌های یون سدیم به نام فسفات وانادیم سدیم با فرمول شیمیایی Na_XV₂(PO₄)₃ ساخته‌اند که ولتاژ بالاتر و ظرفیت انرژی بیشتری را نسبت به مواد قبلی مبتنی بر سدیم ارائه می‌دهد. این ماده جدید چگالی انرژی (مقدار انرژی ذخیره شده در هر کیلوگرم ) را تا بیش از 15 درصد بهبود می بخشد. چگالی انرژی بالاتر 458 وات ساعت بر کیلوگرم در مقایسه با 396 وات ساعت بر کیلوگرم در باتری های سدیم یونی قدیمی، فناوری سدیم را به رقابت با باتری‌های لیتیوم یونی نزدیک‌تر می‌کند. سدیم تقریبا 50 برابر ارزان تر از لیتیوم است و حتی می توان آن را از آب دریا برداشت کرد که آن را به جایگزینی ای پایدارتر و آسان تر برای ذخیره انرژی در مقیاس بزرگ تبدیل خواهد کرد.


منبع : University of Houston