طلاء ذكي يحوّل أغطية المصابيح إلى أجهزة لتنقية الهواء
تاريخ النشر: 21st, August 2023 GMT
أفاد فريق من الباحثين من كوريا الجنوبية بأنهم صمموا "أباجورة" (مصباحا مكتبيا) مغلفة بمحفز يحوّل ملوثات الهواء الداخلي إلى مركبات غير ضارة.
وتعمل أغطية المصابيح المغلقة بالمحفز مع مصابيح الهالوجين والمصابيح المتوهجة، ويعمل الفريق على توسيع التكنولوجيا بحيث تكون متوافقة أيضًا مع مصابيح الليد.
وقدم الباحثون نتائجهم في اجتماع الخريف للجمعية الكيميائية الأميركية، الذي قُدم فيه 12 ألف عرض تقديمي، تناولت مجموعة واسعة من الموضوعات العلمية.
تستهدف أغطية المصابيح المركبات العضوية المتطايرة، التي تمثل معظم الملوثات المحمولة جوا في الأماكن المغلقة، وفقًا لما ذكره الباحث الرئيسي في المشروع الدكتور هيونغ إيل كيم. تشتمل هذه المركبات على الأسيتالديهيد والفورمالديهايد، ويتم إطلاقها بواسطة الدهانات والمنظفات ومعطرات الهواء والبلاستيك والأثاث والطبخ ومصادر أخرى.
يقول كيم، في البيان الصحفي المنشور على موقع "سايتك ديلي" يوم 19 أغسطس/آب الجاري، "على الرغم من أن تركيز المركبات العضوية المتطايرة في المنزل أو المكتب منخفض، فإن الناس يقضون أكثر من 90% من وقتهم في الداخل، ومن ثم يزيد تعرضهم لها بمرور الوقت".
ويقول مينهيونغ لي، وهو طالب دراسات عليا في مختبر كيم بجامعة يونسي الكورية الجنوبية، إن "الطرق التقليدية تعتمد لإزالة المركبات العضوية المتطايرة من الهواء الداخلي على الكربون النشط أو أنواع أخرى من المرشحات، التي يجب استبدالها بشكل دوري".
كما تم تطوير أجهزة أخرى تعمل على تفكيك المركبات العضوية المتطايرة بمساعدة المحفزات الحرارية، التي يتم تنشيطها بواسطة درجات حرارة عليا أو باستخدام محفزات ضوئية تستجيب للضوء.
لكن كيم يلاحظ أن معظم هذه الوحدات تحتاج إلى سخان منفصل أو مصدر ضوء فوق بنفسجي، ويمكن أن ينتج عنها منتجات ثانوية غير مرغوب فيها، لذا أراد فريقه اتباع نهج أبسط لا يتطلب سوى مصدر ضوء مرئي ينتج أيضا حرارة -مثل مصباح هالوجين أو لمبة متوهجة- وظلا عاكسا الضوء مغطى بمحفز حراري.
يقول لي إن مصابيح الهالوجين تحوّل 10% فقط من الطاقة التي تستخدمها إلى ضوء، في حين تتحول 90% الأخرى إلى حرارة، وتعدّ المصابيح المتوهجة أسوأ من ذلك، إذ ينبعث منها 5% من الضوء و95% من الحرارة. ويقول كيم "عادةً ما تُهدر هذه الحرارة، لكننا قررنا استخدامها لتفعيل محفز حراري لتحلل المركبات العضوية المتطايرة".
في ورقة بحثية سابقة نُشرت الخريف الماضي، أفاد الفريق بأنه صنع محفزات حرارية مصنوعة من ثاني أكسيد التيتانيوم وكمية صغيرة من البلاتين. حيث غطى الباحثون الجزء الداخلي من عاكس الضوء المصنوع من الألمنيوم بالمحفز، ووضعوا العاكس فوق مصباح هالوجين بقوة 100 واط في غرفة اختبار تحتوي على الهواء وغاز الأسيتالديهيد.
عند تشغيل المصباح يسخن العاكس إلى درجات حرارة تصل إلى أكثر من 121 درجة مئوية (250 درجة فهرنهايت)، وهي درجة حرارة كافية لتنشيط المحفزات وتحلل الأسيتالديهيد.
وخلال عملية الأكسدة هذه، تم تحويل المركبات العضوية المتطايرة في البداية إلى حمض أسيتيك، ثم إلى حمض الفورميك، وأخيرا إلى ثاني أكسيد الكربون والماء.
كلا الحمضين خفيف، وكمية ثاني أكسيد الكربون المنبعثة غير ضارة، كما يشير كيم. ووجد الباحثون أيضا أن الفورمالديهايد يمكن أن يتحلل في الظروف نفسها، وأن هذه التقنية تعمل مع المصابيح المتوهجة. ويقول كيم "كان هذا أول عرض لاستخدام الحرارة المهدرة من مصادر المصابيح".
في الآونة الأخيرة، كان فريق كيم يستكشف بدائل أقل تكلفة من البلاتين، وأظهر بالفعل أن هذه المحفزات الجديدة القائمة على الحديد أو النحاس يمكنها تكسير المركبات العضوية المتطايرة. بالإضافة إلى ذلك، يعتبر النحاس مطهرا، لذا يتوقع كيم أن محفز النحاس يمكن أن يقتل الكائنات الحية الدقيقة المحمولة في الهواء.
الآن، يبحث العلماء عن طرق لتوسيع مفهوم عاكس الضوء المدمر للتلوث إلى مصابيح ليد، وهي شريحة سريعة النمو في سوق الإضاءة. وعلى عكس مصابيح الهالوجين والمصابيح المتوهجة، فإن مصابيح الليد تطلق القليل جدا من الحرارة لتنشيط المحفزات الحرارية.
لذلك، يعمل فريق كيم على تطوير محفزات ضوئية تعمل على ضوء الأشعة فوق البنفسجية المنبعث من مصابيح الليد، بالإضافة إلى محفزات أخرى تعمل على تحويل جزء من ناتج الضوء المرئي لمصابيح ليد إلى حرارة.
ويوضح كيم ذلك قائلا إن الهدف النهائي للفريق "يتمثل في تطوير محفز هجين يمكنه الاستفادة من الطيف الكامل الذي تنتجه مصادر الضوء، بما في ذلك الأشعة فوق البنفسجية والضوء المرئي، فضلاً عن الحرارة المهدرة".
المصدر: الجزيرة
إقرأ أيضاً:
إنجاز علمي غير مسبوق: تحويل الضوء إلى مادة صلبة فائقة
مقالات مشابهة 
الفلكي عبدالله المسند يصعق الجميع ويكشف معلومات خطيرة عن البرق الأزرق الغامض الذي ظهر في السماء بالتزامن مع زلزال المغرب
11/09/2023
شاهد .. دنيا بطمة تثير موجة سخرية بـ “نكتة” عن الفيزياء01/03/2021
في خطوة علمية ثورية، نجح فريق بحثي من المجلس الوطني للبحوث في إيطاليا في تحقيق إنجاز غير مسبوق بتحويل الضوء إلى مادة صلبة فائقة، ما يفتح آفاقًا جديدة لفهم الحالات الكمّية غير التقليدية للمادة.
طفرة في فيزياء المادة المكثفة
يُعد هذا الاكتشاف تطورًا هامًا في مجال فيزياء المادة المكثفة، إذ تمكن الباحثون من توليد مادة صلبة فائقة الكمومية—وهي حالة من المادة تتميز بخصائص فريدة مثل اللزوجة الصفرية وبنية شبيهة بالبلورات التقليدية، لكنها تتبع قوانين الكم بدلاً من الفيزياء الكلاسيكية.
ووصف ديميتريوس تريبوجورغوس، أحد أعضاء الفريق البحثي، هذا الاكتشاف بأنه “رائع جدًا”، مشيرًا إلى أن التجربة استندت إلى أبحاث سابقة أجراها دانييل سانفيتو، الذي أثبت أن الضوء يمكن أن يتصرف كسائل، لكن الفريق الحالي نجح في إنشاء أول مادة صلبة فائقة مصنوعة من الضوء.
تقنية مبتكرة لصناعة المادة الكمومية
على عكس المواد الصلبة الفائقة التقليدية، التي تتطلب درجات حرارة منخفضة جدًا، استخدم الفريق مادة زرنيخيد الألومنيوم والغاليوم—وهي مادة تُستخدم في الأجهزة الإلكترونية والبصرية—كوسيط لتكوين هذه المادة الفريدة.
ومن خلال تسليط ليزر موجه على قطعة من هذه المادة، تمكن الباحثون من توليد جسيمات هجينة تُعرف بالبولاريتونات، والتي تفاعلت فيما بينها لتكوين حالة صلبة فائقة.
تحديات القياس ومستقبل البحث
رغم هذا النجاح، واجه الفريق تحديًا كبيرًا في قياس خصائص المادة الجديدة بدقة. وأوضح سانفيتو أن هذه أول مرة يتم فيها إنتاج وإثبات وجود مادة صلبة فائقة مصنوعة من الضوء، ما يجعل هذا الإنجاز فريدًا في الأبحاث العلمية الحديثة.
من جانبه، قال ألبرتو براماتي، الباحث في جامعة السوربون، إن هذه الدراسة تعمّق فهم كيفية تغير المادة الكمومية عبر انتقال الطور، لكنها تتطلب المزيد من التحليل والقياسات للتأكد من خصائصها الكاملة.
تطبيقات مستقبلية في تكنولوجيا الكم
يؤكد تريبوجورغوس أن المواد الصلبة الفائقة القائمة على الضوء قد تكون أكثر قابلية للإدارة من المواد التقليدية المعتمدة على الذرات، مما يفتح الباب أمام تطبيقات ثورية في تكنولوجيا الكم، مثل معالجات الكم والاتصالات الفائقة السرعة.
ومع استمرار الأبحاث في هذا المجال، يُتوقع أن تُسهم هذه التقنية في تطوير مواد جديدة بخصائص غير مسبوقة، وربما تُعيد تشكيل الفهم العلمي للمادة والطاقة في العصر الكمّي.
ذات صلةالوسومالحالة الكمومية الضوء الفيزياء ميكانيكا الكم
يجب أنت تكون مسجل الدخول لتضيف تعليقاً.
آخر الأخبار
حكام الإمارات يعزون خادم الحرمين في وفاة الأميرة نورة بنت بندر بن محمد