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从农业环境中挖掘自然能源并将其高效转化为电能的研究成果
环境温湿度、光照强度、水分、盐碱度、作物生理指标……这些参数关系农作物生长,现代农业通过农业信息智能感知技术便可轻松“一网打尽”。 然而实时监测这些指标需要电力驱动,电力无疑是智慧农业蓬勃发展的“源头活水”。田间地头常常难以铺设管线,而电池有限续航能力和污染风险又比较突出。因此发展农业信息“无源感知”是未来智慧农业一大趋势。 为更好地解决这一难题,浙江大学生物系统工程与食品科学学院IBE团队平建峰研究员课题组,提出了一种简便有效的方法,从农业环境中挖掘自然能源并将其高效转化为电能。首次将摩擦纳米发电机技术应用于农用纺织品中,并用于降雨时雨水能的收集,通过能量转化获取电能。 这项研究,近日发表在国际知名期刊《纳米能源》( Nano Energy )上,论文第一作者为浙江大学生物系统工程与食品科学学院2020级博士研究生姜成美 ,通讯作者为平建峰研究员。 功能化纱线的制备流程及其在农业中的应用场景把摩擦纳米发电机装进农用纺织品的纱线里 南方地区经常暴雨成灾,造成农业生产的巨大损失。农用纺织品在大棚设施中最为常见,它能够遮阴挡雨,保护农作物。 如何从农业环境中挖掘能源? 浙大科研人员将这两者巧妙结合,通过纱线表面功能化,将摩擦纳米发电机依附在纱线上,织成智能化农用纺织品,利用雨水冲刷时的电子转移与流动产生电流,源源不断地为智慧农业供能。装载摩擦纳米发电机的纱线可以说是智慧农业的“无源活水”。 这个研究灵感来自一场突如其来的大雨:仲夏时节,一场突如其来的倾盆大雨透过来不及关闭的窗户摧残了窗台边的绿植。这引起了研究人员的思考:“农作物所处的环境只会更恶劣,那么我们就想办法利用它的恶劣。”大棚不仅可以作为作物、动物的“保护伞”,还可以作为雨滴能的收集器。 实验数据显示,在9.5牛顿的连续力作用下,3厘米长的纱线就能产生7.7伏的电压。 平建峰介绍,未来通过连接储能设备,这些被改造的农用纺织品,不仅可以为种植业和畜牧业提供保护以提高农畜产品质量与产量,还可以为物联网感知器件源源不断地输送电能,从而开展农业信息的无源监测和实时提供天气状况。 功能化纱线在农用纺织品上的应用绿色能源在智慧农业中具有广阔应用 为什么雨滴的能量可以转化成电能呢? 这是因为对农用纺织品的纱线进行了特殊改造。科研人员在其表面覆盖了两层特殊材料——导电的碳化钛纳米材料和不导电的聚二甲基硅氧烷(一种高分子聚合物)。 功能化纱线收集雨滴能的原理 该聚合物能够防水并与环境中的雨水发生电子转移。而碳化钛感应电极,不仅具有高导电性能,还因其高电负性可以助力表面聚合物抢夺电子。因此在实现农用纺织品原有的农用保护材料、保温、遮阳、水土保持、排水灌溉、种子培育基材的功能基础上,还能从农业环境中源源不断地获取能源,为智慧农业提供驱动力,实现农业信息“无源实时感知”。 平建峰说,这两种材料具有良好的生物相容性,而且整个制备过程易于规模化和工业化。
浙江大学 2021-04-11
一种不确定环境下考虑安全校验的电网鲁棒规划方法
本发明公开了一种不确定环境下考虑安全校验的电网鲁棒规划方法。首先,输入电网信息,建立不确定环境下考虑安全校验的电网鲁棒规划模型;其次,采用Benders分解法,将电网鲁棒规划模型分解为规划主问题和运行子问题的求解;然后,求解规划主问题,得到电网鲁棒规划方案;求解正常状态下的运行子问和紧急状态下的运行子问题;最后,校验运行子问题的可行性,得到最终的电网鲁棒规划方案。本发明弥补了现有技术存在的各种缺陷,同时考虑了“N?K”安全校验情况和负荷需求与可再生能源发电的不确定性,可以适应在正常状态和紧急情况下由不确定度定义的不确定变量的所有可能的实现。
东南大学 2021-04-11
海洋环境重大基础设施耐久性设计、耐久性监测与评估
2018 年我国混凝土使用方量超过 100 亿方,是海洋工程建设最大宗的建筑材料。但看似无比坚硬的混凝土材料并不像人们想象的那样坚固、耐久。滨海重大基础设施往往过早失效,服役寿命较短,经济损失巨大,严重制约环境保护与经济可持续发展战略的实施。因而,确保并延长海洋环境重大基础设施服役寿命是急需解决的重大战略问题。团队针对现代海洋工程钢筋混凝土结构面临的易开裂、难防护、钢筋锈蚀严重、长期性能难以准确评估等问题,聚焦“海洋环境混凝土结构耐久性基础理论与设计方法”、“绿色长寿命混凝土开发与应用”和“海洋工程耐久性监测与评估”,形成核心技术,研究成果推广应用于青岛胶州湾海底隧道、青岛地铁、青连铁路、青荣城际铁路、台山核电等重大工程。 
青岛理工大学 2021-04-22
卤代持久性有机污染物环境污染特征与物化控制原理
持久性有机污染物(POPs)是《斯德哥尔摩公约》的控制对象,是全球关注的环境污染物,其环境污染特征和去除控制原理是环境学科重要的基础科学问题。该项目紧紧围绕卤代POPs 污染水平和存在形态、脱卤机理和降解原理、吸附特性和去除机理三个关键科学问题,通过深入剖析典型受污染环境,揭示了传统POPs 和新增列POPs 的污染水平和赋存状态等环境污染特征;针对卤代POPs 难降解特点,突破了高效催化脱卤降解和吸附去除等物化技术原理,持续研究15 年,成果得到国内外同行的高度认可。
清华大学 2021-04-10
借助原位环境电镜揭示金属催化剂真实活性表面的研究成果
南方科技大学材料科学与工程系副教授谷猛团队联合中科院大连化学物理研究所、上海高等研究院等,巧妙借助原位环境电镜,在真实反应条件下直接观测到NiAu双金属催化剂在二氧化碳加氢反应中的动态过程,揭示了该催化剂在反应中的真实活性表面,为认识催化过程提供了新的思路。该研究发表在《自然-催化》(Nature Catalysis )上。材料系科研助理韩韶波为文章共同第一作者,谷猛为文章共同通讯作者.实验表明,在反应气氛和温度下,内核Ni原子会逐渐迁移至表面,与Au合金化;在降温停止反应时,表面Ni迁移回核心部分,重新形成Ni@Au壳型结构。原位红外和原位X射线吸收谱的结果也从宏观角度证实了上述观测结果。团队结合理论计算,提出了新的催化机理。该研究揭示了催化剂真实活性表面,展示了原位电镜在研究构效关系中的重要性,并且为研究金属催化提供启示。
南方科技大学 2021-04-11
一种基于环境友好型纳米容器的自愈合涂层的制备方法
本发明设计了一种基于环境友好型纳米容器的自愈合涂层,属于金属防腐涂层领域。其特征在于:采用层层自组装的方法将壳聚糖和聚天冬氨酸交替沉积在纳米二氧化硅材料表面,将层层组装的纳米二氧化硅材料离心、去离子水洗、干燥,得到环境友好型纳米容器,将环境友好型纳米容器与稀释剂按照一定比例混合,超声分散得到组分一;将环氧树脂、分散剂和流平剂添加到组分一中,混合均匀后添加固化剂,得到分散均匀的自愈合涂层。采用本发明制得的自愈合涂层所用的原材料绿色环保,廉价易得;纳米容器中的缓蚀剂负载量大;在涂层破损微区,负载缓蚀剂的纳米容器能够释放出缓蚀剂分子吸附在金属表面形成保护膜,起到一定的自愈合作用。
青岛农业大学 2021-04-13
一种环境友好型药剂原位注入修复污染场地的施工方法
本发明公开了一种环境友好型药剂原位注入修复污染场地的施工方法,包括:进行小试试验;构筑竖向隔离墙;在待修复区域地表覆盖压实黏土层;对注入施工点位进行定位,并将施工设备就位于施工点位;注入废糖蜜及醋酸菌混合溶液;对施工点位进行封孔;移位施工设备;在压实黏土层上铺设防渗土工膜,所述防渗土工膜与隔离墙连接;从待修复区域取样检测酸碱度及氧化还原电位;注入微米铁粉及黄原胶混合溶液;对施工点位封孔;施工设备移位;在待修复区域地表覆盖防渗土工膜。该施工方法能显著提高药剂的有效作用距离,提升对土壤及地下水中污染物的
东南大学 2021-04-14
家蚕强健性品种鉴定的方法及所用的环境敏感性家蚕胚子
本发明公开了一种家蚕强健性品种鉴定的方法,包括下述步骤:对不同品种/个体的家蚕分别依次进行以下步骤1)~步骤4):1)、选用活性蚕卵;2)、获得环境敏感性家蚕胚子--反转终了期己2的蚕卵;3)、对环境敏感性家蚕胚子进行异常环境诱导处理,即进行放射性处理或于42℃高温冲击处理2小时;4)、催青至孵化后调查孵化率;5)、将不同品种/个体的家蚕的孵化率进行对比,孵化率高的品种/个体为家蚕强健性品种/个体。采用本发明的方法能快速判断家蚕品种是否强健,从而大大缩短品种选育的周期。
浙江大学 2021-04-13
生物表面活性剂鼠李糖脂的石化/日化及环境修复应用
我国人均年消费1.3 kg化学表面活性剂,为日本和北美的1/3,我国潜在年需求量超300万吨,因此采用绿色的生物表面活性剂替代化学表面活性剂迫在眉睫。 浙大团队主要从事细胞组织工程和生物表面活性剂发酵及应用研究。在生物表面活性剂研究方向,采用细菌在优化设计的反应器中高表达生物表面活性剂-鼠李糖脂,并将它用于生物农药、绿色农药助剂、储油罐罐底油泥的原油回收、污油破乳和油泥处理等。在细胞组织工程方面,主要开展动物或人器官(肝、肾和小肠等)细胞的三维组织工程反应器设计与构建,高表达其体内器官功能,并发展其成为可替代体内器官的组织工程反应器,或将其微型化后成为可预测体内药物代谢和毒性的新药体外评价平台。
浙江大学 2023-05-10
一种 SDN 环境下的源端可控组播数据传输系统
本发明公开了一种 SDN 环境下的源端可控组播数据传输方法及 系统。本发明包括:发送端执行数据发送,自主指定接收端主机的集 合,更灵活地控制数据传输,提高了数据接收的安全性;控制器完成 数据控制服务,基于全局网络拓扑视图,对数据转发路径生成、数据 传输等过程,进行集中控制;接收端完成数据接收,不同于传统网络 中的组播成员程序,不需要与网络中间设备进行频繁的通告,只与控 制器进行至多 2 次简单通信,其他时间只是等待或
华中科技大学 2021-04-14
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