Ciertos materiales flexibles, estructurados en capas y con arrugas nanométricas, podrían brindar un nuevo modo de controlar la longitud y distribución de ondas, sean sonoras o luminosas. A la postre, esto podría encontrar aplicaciones que van desde métodos no destructivos de poner a prueba materiales, hasta cancelación de ruido, y también podría proporcionar nuevos y reveladores datos sobre estructuras biológicas blandas y posiblemente conducir a nuevas herramientas de diagnóstico.
Aunque ya se sabe que las propiedades de los materiales afectan a la propagación de la luz y del sonido, en la mayoría de los casos estas propiedades son fijas y difíciles de modificar una vez que el material ha sido creado. Sin embargo, en estos materiales estructurados en capas, cambiar las propiedades (por ejemplo, "ajustar" un material para que filtre colores específicos de la luz) puede ser tan simple como estirar un material flexible.
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jueves, 20 de febrero de 2014
Alerta Tecnológica 55. Manipular Luz y Sonidos mediante Materiales Flexibles
Alerta Tecnológica 54. Nueva Bateria de flujo para el almacenamiento de Electricidad solar y Eólica
Esta batería de flujo, libre de metal, se basa en la electroquímica de una clase de sustancias, las quinonas, que son similares a las moléculas que almacenan energía en plantas y animales, y que son abundantes y baratas.
La falta de concordancia entre la disponibilidad de viento (que inherentemente suele ser intermitente) o de luz del Sol (que además de estar disponible solo de día también puede decrecer bastante en días nublados) y la demanda de electricidad ha sido tradicionalmente el mayor obstáculo para conseguir que la mayor parte del consumo eléctrico provenga de fuentes renovables.
Prototipo de bateria de flujo en el laboratorio de Aziz.
Foto: Eliza Grinnell. SEAS communications
Fuente: Amazings, Febrero 10 2014
Recuperada Febrero 12 de 2014 http://noticiasdelaciencia.com/not/9533/nueva_bateria_de_flujo_capaz_de_revolucionar_el_almacenamiento_de_electricidad_solar_y_eolica/
La nueva batería que aspira a solucionar ese obstáculo en la expansión de la energía solar y la eólica, ha sido diseñada, construida y probada en el laboratorio de Michael J. Aziz, profesor de Materiales y Tecnologías Energéticas en la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas (SEAS), adscrita a la Universidad de Harvard.
Las baterías de flujo almacenan la energía en fluidos químicos contenidos en tanques externos en vez de hacerlo dentro de la propia caja de la batería. Cada uno de los dos componentes principales, que son el sistema de conversión electroquímico a través del cual se hace circular a los fluidos, y los tanques de almacenamiento de productos químicos, se puede diseñar con independencia del otro en cuanto a tamaño.
Por lo tanto, la cantidad de energía que se puede almacenar está limitada sólo por el tamaño de los tanques. El diseño permite que grandes cantidades de energía sean almacenadas a un costo menor que con las baterías tradicionales.
Por el contrario, en las baterías de electrodo sólido, tal como las que se emplean comúnmente en automóviles y dispositivos electrónicos de bolsillo, tanto los componentes responsables de la conversión de energía, como los componentes responsables de la capacidad de almacenamiento de esta energía, se empaquetan juntos en una misma unidad y no pueden ser desacoplados, lo que presenta desventajas para algunas aplicaciones, como la de almacenar a bajo costo inmensas cantidades de electricidad solar o eólica.
Fuente: Amazings, Febrero 10 2014
Recuperada Febrero 12 de 2014 http://noticiasdelaciencia.com/not/9533/nueva_bateria_de_flujo_capaz_de_revolucionar_el_almacenamiento_de_electricidad_solar_y_eolica/
lunes, 9 de diciembre de 2013
Alerta tecnológica 53. Microrobots suaves y flexibles se moverán como seres vivos
Científicos analiza a unos animales acuáticos unicelulares para emular artificialmente su movimiento. Los micro-robots del futuro, diseñados para introducirse en el cuerpo humano para investigarlo y realizar ciertas funciones, deberán tener las propiedades de suavidad y flexibilidad que caracterizan a muchos tejidos vivos. Un científico español y otro italiano han analizado a los euglénidos, animales acuáticos unicelulares, y han simulado su movimiento, para en el futuro imitar esa manera de moverse en micro-robots.Simulación del movimiento de los euglénidos, hinchando y deformando su cuerpo. Fuente: Sissa.
Robots cada vez más pequeños que sean capaces de llevar a cabo sus funciones incluso en el interior del cuerpo humano. No es un sueño de ciencia ficción, sino una posibilidad cercana. Pero deben cumplir una condición: la miniaturización de estos dispositivos les obliga a adquirir la misma suavidad y flexibilidad de los tejidos biológicos.
Esta es la opinión de científicos como Antonio de Simone, de Sissa (la Escuela Internacional de Estudios Avanzados de Trieste, Italia) y Marino Arroyo, de la Universidad Politécnica de Cataluña, que acaban de publicar un artículo en el Journal of the Mechanics and Physics of Solids: inspirándose en microorganismos acuáticos unicelulares, estudiaron los mecanismos de locomoción de los "robots blandos" .
"Si pienso en los robots del futuro, lo que me viene a la mente son los tentáculos de un pulpo o la trompa de un elefante en lugar del brazo mecánico de una grúa o el funcionamiento interno de un reloj. Y si pienso en micro-robots, entonces pienso en los organismos unicelulares que se mueven en el agua. Los robots del futuro serán cada vez más como los organismos biológicos", explica Antonio de Simone en la nota de prensa de Sissa.
De Simone y su equipo en Sissa han estado estudiando el movimiento de los euglénidos, animales acuáticos unicelulares, durante varios años. Uno de los objetivos de la investigación de De Simone - que recientemente ha sido agraciada con una subvención del Consejo Europeo de Investigación por 1,3 millones de euros- es la transferencia de los conocimientos adquiridos en euglénidos a la micro-robótica, un campo que representa un desafío prometedor para el futuro.
Los micro-robots pueden, de hecho, llevar a cabo una serie de funciones importantes, por ejemplo para la salud humana, mediante la inoculación de medicamentos directamente donde más se necesitan, la reapertura de vasos sanguíneos ocluidos, o ayudando a cerrar heridas, por nombrar sólo algunas.
Movimiento
Para ello, estos diminutos robots tendrán que ser capaces de moverse de manera eficiente. "Imagínese tratando de miniaturizar un dispositivo formado por palancas y ruedas dentadas: no se puede bajar de un cierto tamaño mínimo. En cambio, mediante la imitación de los sistemas biológicos podemos llegar hasta el tamaño de las células, y esa es exactamente la dirección que está tomando la investigación. Nosotros, en particular, estamos trabajando en el movimiento y estudiando ciertos organismos unicelulares con movimiento de locomoción muy eficiente".
En su estudio, De Simone y Arroyo simularon especies de euglénidos con diferentes formas y métodos de locomoción, basadas principalmente en la deformación y la hinchazón del cuerpo celular, para describir en detalle la mecánica y las características del movimiento obtenido.
"Nuestro trabajo no sólo ayuda a comprender el mecanismo de movimiento de estos organismos unicelulares, sino que también proporciona una base de conocimientos para planificar el sistema de locomoción de los futuros microrobots", señalan los autores.
El artículo de De Simone y Arroyo ha sido seleccionado para aparecer en la edición especial 60 aniversario delJournal of the Mechanics and Physics of Solids.
Alerta tecnológica 52. Microplásticos, una amenaza tóxica para la vida marina
Micropartículas de residuos plásticos que son devoradas por la "arenícola de los pescadores", un gusano "eco-ingeniero" que vive en la costa, podrían estar afectando negativamente a la biodiversidad, según un estudio realizado por investigadores británicos.
Se estima que unas 150 millones de toneladas "se pierden" cada año.
Los llamados microplásticos son capaces de transferir toxinas contaminantes y químicos a las entrañas de esos gusanos marinos, lo que reduce las funciones vitales del animal. Se calcula que 150 millones de toneladas se "desvanecen" en la corriente global de desechos cada año. El hallazgo fue publicado por la revista científica Current Biology.
"Estamos perdiendo un gran volumen de plástico y sabemos que se va al medio ambiente, y la suposición que hacen los políticos es que ese material no es peligroso y tiene la misma categoría que los desechos de comida", explicó el coautor del artículo, Mark Browne, ecologista del Centro Nacional de Análisis y Síntesis Ecológica de Reino Unido. "La investigación que hicimos desafía esa percepción", le dijo a la BBC Browne en referencia al hallazgo de sus colegas de la Universidad de Plymouth.
"Nuestro estudio muestra que el plástico en sí puede ser un problema que afecta a organismos. También, cuando partículas de plástico desaparecen en el medio ambiente, lo que encuentras es que acumulan gran cantidad de sustancias contaminantes prohibidas. Así que tienes estas partículas en sí, pero también un montón de toxinas".
Rol importante
El equipo de científicos encontró que las minúsculas partículas de plástico, que miden un milímetro o menos, transfieren elementos contaminantes y aditivos químicos al interior del gusano. El proceso resulta en que las toxinas alcanzan los tejidos de las criaturas, lo que provoca una serie de efectos biológicos como estrés termal y la incapacitación para consumir tanto sedimento. Bowne explicó que esto tiene consecuencias para el ecosistema circundante.
"Si los animales no son capaces de comer tanto, entonces hay un cambio en la función de los organismos y un impacto en las especies que hay en el área", dijo."Se trata del primer estudio de este tipo que destaca el riesgo tóxico que suponen los microplásticos para los organismos marinos"
El científico agregó que los gusanos se han ganado el apodo de "ecoingenieros" por su capacidad para ingerir materia orgánica del sedimento y evitar la acumulación de residuos. "A través de ese proceso, produce madrigueras y cambios en el conjunto de animales que viven alrededor", afirmó.
"Esto es muy importante, porque si miras el total de la biomasa en la línea costera, un 32% puede venir de estos organismos", agregó.
Según Browne, se trata del primer estudio de este tipo que destaca el riesgo tóxico que suponen los microplásticos para los organismos marinos. "Durante unos 40 o 50 años hemos estado viendo grandes concentraciones de sustancias químicas en los animales. Luego empezaron a encontrarse animales con mayores concentraciones de toxinas y plásticos, así que los investigadores empiezan a establecer esta correlación". "Pero nadie había de verdad demostrado si los químicos podían transmitirse del plástico cuando son comidos por animales y acumulan en sus cuerpos y reducen importantes funciones que los mantienen saludables".
Fuente: BBC.co.uk
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Alerta tecnológica 51. Avanzan en el diseño de nanotubos de carbono como herramienta de diagnóstico
Investigadores de la Universidad Nacional de Educación a Distancia, en colaboración con el Consejo Superior de Investigaciones Científicas, han dirigido una investigación donde analizan qué tipo de nanotubos de carbono son los más adecuados como agentes de contraste en las imágenes por resonancia magnética. Este estudio pre-clínico es un primer paso para el diagnóstico de enfermedades cardiovasculares.
Desde que en 1991 se descubrieron los nanotubos de carbono y, una década después, las láminas de grafeno, la investigación en ambas áreas ha sido abundante y ha abierto un amplio abanico de aplicaciones, con campos que van desde la ingeniería a la biomedicina.
Investigadores de la UNED llevan desde 2007 estudiando nuevas fórmulas de los nanotubos de carbono como agentes de contraste para imágenes por resonancia magnética. En colaboración con el Instituto de Investigación Biomédica 'Alberto Sols' (CSIC), han dirigido un estudio en el que analizan qué tipo de nanotubos son más adecuados, teniendo en cuenta la forma en la que se desplazan por el torrente sanguíneo.
"Los nanotubos más apropiados son aquellos que resultan de oxidación con ácido nítrico durante 24 horas", explica Paloma Ballesteros, directora del Laboratorio de Síntesis Orgánica y MRI de la UNED y co-autora principal de la investigación.
El estudio pre-clínico, publicado en la revista MedChemComm, revela que las suspensiones de estos nanotubos en geles de agarosa fundida -con un comportamiento similar al de la gelatina- pueden ser orientadas mediante un campo magnético externo, que en este caso sería el generado por la resonancia magnética.
La investigación, en la que participan también científicos de la Universidad Europea de Madrid y del Instituto de Microelectrónicas de Madrid (CSIC), complementa un estudio publicado en 2010 por el mismo equipo, donde se revelaba que los nanotubos de carbono aumentaban el contraste de la imagen cuando se orientaban en paralelo al campo magnético.
El sensor de grafeno es una novedosa mejora para el mundo fotográfico, ya que permite obtener imágenes de una considerable calidad hasta en los lugares más oscuros. Este sensor es 1000 veces más sensible a la luz que los de las cámaras actuales, y es el primero que detecta un ancho espectro de luz, desde la visible hasta la mitad de la infrarroja, con alta sensibilidad. Además, gracias a esta sustancia, las cámaras consumirán diez veces menos energía al ser operado a voltajes más bajos. Otra de las ventajas con las que cuenta este sensor es su adaptabilidad, ya que estará disponible para todo tipo de cámaras.
Es la primera vez que se utiliza el grafeno como sensor fotosensible, a pesar de sus ya conocidas cualidades de elevada conductividad eléctrica, dureza y flexibilidad. Se trata de una sustancia un millón de veces más pequeña que el más grueso de los cabellos humanos y está compuesta de átomos de carbóno puro.
El descubrimiento fue realizado al fabricar una lámina de grafeno en nuevas nano estructuras y le llevó a su inventor, el profesor Ingeniería Eléctrica y Electrónica de la NTU Wang Qijie, dos años desarrollarlo.
“Para diseñar este sensor, hemos mantenido la tecnología usada por la mayoría de los fabricantes de las industria electrónica”, manifestó el profesor Wang. Y si la industria adoptase su hallazgo, el mismo inventor afirma que espera que “el coste de producción de los sensores de imagen caigan” hasta finalmente dar lugar a cámaras más baratas con una batería más duradera.
El descubrimiento fue publicado este mes de mayo en la revista de investigación Nature Communications, que recoge Science Daily. Actualmente, el siguiente paso que espera dar el equipo de la NTU es trabajar con colaboradores de la industria para desarrollar el sensor de grafeno en un producto comercial.
jueves, 21 de noviembre de 2013
Alerta tecnológica 50. La Biomasa, una energía no tan limpia
La biomasa se ha introducido en los últimos años como miembro de pleno derecho en el grupo de las energías renovables, esas que protegen el medio ambiente porque no emplean combustibles fósiles, sino recursos naturales como desechos de madera, huesos de aceitunas o cáscaras de frutos secos, y evitan la emisión de CO2 a la atmósfera, el calentamiento global y el cambio climático. Sin embargo, la biomasa no es tan inocente desde el punto de vista medioambiental. “Está creando ahora otro problema de contaminación. La calidad del aire empeora por la combustión de pellets (prensado a base de madera)”, afirma Jesús Rosales, responsable del grupo de investigación de Contaminación Atmosférica de la Universidad de Huelva. Los humos de la combustión de la biomasa contienen dióxido de nitrógeno, partículas en suspensión, dióxido de azufre e hidrocarburos, todo el cóctel de agentes contaminantes. “Su inhalación produce Enfermedad Pulmonar Obstructiva Crónica (EPOC)”, afirma el neumólogo Aurelio Arnedillo. Hasta el punto de que en países en desarrollo, donde es muy común, por ejemplo, cocinar con fuego de chimeneas o fórmulas similares, la exposición directa a las emisiones de la combustión de biomasa en interior de viviendas tiene la misma incidencia que el tabaco a la hora de contraer esta enfermedad pulmonar, dice Arnedillo.
En países desarrollados como España el uso de la biomasa todavía es residual, pero su empleo está creciendo mucho, especialmente en Andalucía, y promovido por la Administración a través de subvenciones. La Junta, mediante la Agencia Andaluza de la Energía, ha incentivado con 36 millones de euros la puesta en marcha de cerca de 20.000 instalaciones de biomasa entre 2009 y 2013. La inmensa mayoría, el 96%, corresponden a estufas de pellets, calderas y chimeneas tecnológicas solicitadas por el sector doméstico y residencial, según la propia agencia, que presume de que Andalucía está a la cabeza de España en el empleo de biomasa. Los Ayuntamientos la están promoviendo en colegios para sus calderas de calefacción y en las propias dependencias municipales.
Pero, frente al beneplácito que tiene esta fuente de energía, el jefe de Calidad del Aire de la Consejería de Medio Ambiente, Juan Contreras, admite que “hay que replantearse la biomasa y que no se está reconociendo el problema en otros ámbitos de la Administración”, más pendientes de cuidar la estratosfera que el aire más próximo a nuestros pulmones. Contreras cree que en los núcleos urbanos la biomasa tiene menor incidencia que en las zonas rurales, en algunas de las cuales se están registrando “niveles elevados de partículas porque no se están utilizando tecnologías adecuadas”. Sin embargo, los científicos ven un mayor perjuicio en las ciudades, donde las emisiones de la biomasa no hacen sino sumar polución a un entorno ya contaminado por el tráfico y otras fuentes de emisiones, según un estudio del Instituto de Diagnóstico Medioambiental y Estudios del Agua, organismo del Consejo Superior de Investigaciones Científicas. “Vamos a actuar en las zonas donde haya más implantación de biomasa con planes para mejorar la tecnología de combustión de forma que se reduzcan las emisiones”, dice Contreras.
Vía: madrimasd.org
Alerta tecnológica 49. Grafeno permitirá cámaras que capten más luz
Un revolucionario sensor de grafeno mejorará la calidad de las fotografías a la vez que consumirá diez veces menos energía. El descubrimiento fue realizado por la Universidad Tecnológica Nanyang (NTU) y podrá funcionar en todo tipo de cámaras. Se espera su pronto desarrollo comercial.
El sensor de grafeno es una novedosa mejora para el mundo fotográfico, ya que permite obtener imágenes de una considerable calidad hasta en los lugares más oscuros.
Este sensor es 1000 veces más sensible a la luz que los de las cámaras actuales, y es el primero que detecta un ancho espectro de luz, desde la visible hasta la mitad de la infrarroja, con alta sensibilidad.
Además, gracias a esta sustancia, las cámaras consumirán diez veces menos energía al ser operado a voltajes más bajos. Otra de las ventajas con las que cuenta este sensor es su adaptabilidad, ya que estará disponible para todo tipo de cámaras.
Es la primera vez que se utiliza el grafeno como sensor fotosensible, a pesar de sus ya conocidas cualidades de elevada conductividad eléctrica, dureza y flexibilidad. Se trata de una sustancia un millón de veces más pequeña que el más grueso de los cabellos humanos y está compuesta de átomos de carbón puro.
El descubrimiento fue realizado al fabricar una lámina de grafeno en nuevas nano estructuras y le llevó a su inventor, el el profesor Ingeniería Eléctrica y Electrónica de la NTU Wang Qijie, dos años desarrollarlo.
“Para diseñar este sensor, hemos mantenido la tecnología usada por la mayoría de los fabricantes de las industria electrónica”, manifestó el profesor Wang. Y si la industria adoptase su hallazgo, el mismo inventor afirma que espera que “el coste de producción de los sensores de imagen caigan” hasta finalmente dar lugar a cámaras más baratas con una batería más duradera.
El descubrimiento fue publicado este mes de mayo en la revista de investigación Nature Communications, que recoge Science Daily. Actualmente, el siguiente paso que espera dar el equipo de la NTU es trabajar con colaboradores de la industria para desarrollar el sensor de grafeno en un producto comercial.
Vía: Ingenieria de Materiales
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