پایان نامه رایگان درمورد خورشيدي، پانلهاي، پروتئين

دانلود پایان نامه ارشد

به صورت دائمي ميبايست ظرفيت حرارتي اين ماده در طول عمر خود تغيير نکند.
علاوه بر حفظ انرژي، مواد تغيير فاز قابل بازيافت و از لحاظ بيولوژيکي تجزيهپذير هستند. همچون ديگر مواد عايقکاري جديد، بازار بزرگي براي کاربرد مواد تغييرفاز در صنعت ساخت وجود دارد چرا که آنها آب و هواي دروني را بهبود بخشيده، هزينهها را کاهش داده و حتي در برخي از موارد نياز به تهويه هوا را برطرف کردهاند.
(Leydecker, S.,P137-P140)

4-4-2-5- ساخت عايق رطوبتي با الهام از بالهاي موريانه

بالهاي موريانهها جديدترين درس طبيعت است که دانشمندان براي ساخت مواد جديدي که آب را از خود دفع ميکنند، از آنها الهام ميگيرند. به گزارش سرويس “علمي” خبرگزاري دانشجويان ايران (ايسنا)، دکتر گريگوري واتسون، محقق علم اعصاب از دانشگاه جيمزکوک و دستيارانش، مطالعات خود درباره بالهاي ضدآب موريانهها را در مجله آنلاين ACSNano منتشر کردند.واتسون ميگويد: قطرات آب از روي آنها ميغلطند، موريانهها هرچند پرواز کنندههاي چندان خوبي نيستند، اما نوع بالدار آنها عموماً در باران پرواز ميکنند.
براي موريانهها پرواز در باران يک فرصت است، چون چادري متحرک از قطرات آب روي بالها ايجاد ميشود که آنها را از چشم صيادان دور نگه ميدارد.اين محققان دريافتند، بالهاي موريانه مجهز به يک سيستم ضد رطوبت دو طبقه است.سطح بالها پوشيده از موهاي بسيار ريز در مقياس ميکرو است که آب را از خود دور نگه ميدارد و همچنين داراي ساختارهاي ستارهيي شکل در مقياس نانو است. دکتر واتسون و دستيارانش توانايي اين دو ساختار را در دور کردن و پس زدن آب مطالعه کردهاند، آنها دريافتند ساختارهاي نانويي از چسبيدن قطرههاي ريزتر به سطح بال جلوگيري ميکنند و ساختارهاي مويي نيز مانع از توقف قطرات بزرگتر باران روي بالها ميشوند. محققان معتقدند که از اين يافته ميتوان در کاربردهاي متعددي استفاده کرد.(وبلاگ تخصصي حشره شناسي، 1388)

4-4-3-6- تهيه سطوح نچسب با استفاده از ويژگي برگ نيلوفر آبي

محققان مؤسسه فناوري جرجيا در حال کپيبرداري از يک سطح نچسب طبيعي هستند تا از آن براي تهيه سيستمهاي انتقال الکتريکي پايا، آرايههاي فتوولتائيک با کارايي بالا، ساختارهاي MEMS تأثيرناپذير از آب و سطوح بهبود يافته زيست سازگار که قادرند مانع چسبيدن سلولها به دستگاههاي پزشکي قابل کاشت در بدن شوند، استفاده شود.
مهندسان شيمي و دانشمندان علم مواد اصرار دارند براي اين کار از سطح خود تميز شونده گياه نيلوفر آبي تقليد کنند. سطح برگهاي اين گياه از ساختارهاي ميکرونانو مقياس داراي پوشش واکسي تشکيل شده است که مانع از چسبيدن آلايندهها و آب بر سطح آن ميشود. به دليل پيچيدگي ساختارهاي نانو و ميکرو مقياس، قطرات آب فقط با سه درصد از سطح تماس پيدا ميکند و در واقع سطح برگ در مقايسه با سطوح صاف تماس زيادي با آب ندارد. نيلوفر آبي کاربردهاي مختلفي دارد که ميتوان به استفاده از تودهاي از نانو لولههاي کربتي براي ايجاد برجستگي در سطح که موجب ممانعت از تجمع گرد و غبار در سطح سلولهاي فتوومتائيک، لباسهاي فضانوردي و ديگر تجهيزات مورد استفاده در سطح ماه و مريخ ميشود، اشاره کرد.

4-4-3-7- توليد رنگهاي خودپاکشونده با الگوگيري از گياه لوتوس

تحقيق در مورد پاککنندههاي بيخطر، به منظور کاهش آسيبهاي محيطي از موضوعات بسيار مهمي است که پژوهشگران علوم مختلف در اين زمينه به تحقيق در آن مشغول هستند. در اينجا يک سؤال بيونيکي عميق وجود دارد که چگونه طبيعت سطوح را پاک ميکند؟ پروفسور بارتلوت153 از دانشگاه بن آلمان اين سؤال را مطرح کرد و سطح برگ را براي پيدا کردن راهحل مورد بررسي قرار داد. بارتلوت و نينهيوس154 براي يافتن پاسخ خود بر روي اثر خود پاککنندگي برگ گياه کنار (لوتوس155) تحقيق نمودند. آنها متوجه شدند که برگهاي بعضي از گياهان نوعي درخشندگي خاص همراه با رنگ سبز از خود نشان ميدهند. حتي اگر آنها در حاشيه جادههايي با يک ترافيک زياد رشد کنند، باز برگهاي گياه حالت براقي خود را حفظ ميکنند. در اين نوع گياهان سطح برگ گياه صاف نيست بلکه خشن بوده و آب از سطح آنها دفع ميگردد. هر دو محقق به اين نتيجه رسيدند که بين سطح خيس و غير خيس گياهان ارتباطي وجود دارد. دفع آب از سطح گياهان مدتهاست که شناخته شده اما آنها دريافتند که با اين کار، عامل دفعکنندگي آلودگي نيز در همان زمان ايجاد ميشودو آب غلتک مانند بر روي سطح برگ لوتوس حرکت کرده و اجزاء آلودهکننده را پاک ميکند.(شکل 77)

شکل 77- نحوه تمييز شدن سطح برگ لوتوس توسط آب
توانايي مرطوب شدن سطح يک ماده با آب، از طريق درجه ذاتي هيدروفوبيک (آبگريز) يا هيدروفيليک (آب دوست) آن ماده و پروفيل سطح آن، سنجيده ميشود. در کل، چنين موادي مانند سيليکون، موم و ترکيبات فلوريدي، مقدار کمي انرژي آزاد سطح دارند و به دليل خاصيت آب دوستي ضعيف، خصوصيات آب گريزي را نمايش ميدهند. سطح آب گريز داراي زبري خاصي است و به همين دليل سطح آن نسبت به حالت معمول افزايش مييابد و تشکيل فضاي خالي کوچک در آن از ورود آب جلوگيري مينمايد.
پروفسور ويلهلم بارتلوت دريافت که بر روي سطح برگهاي لوتوس، ساختارهاي سطحي ريزبه اندازه چندين ميکرومتر وجود دارد. ترشح ترکيبات موم مانندبر روي سطح هر برآمدگي، سبب ايجاد ويژگي سوپر هيدروفوبيک شده که خود پاککننده است. بدليل اين ساختار در سطح برگ لوتوس است که خاصيت سوپرهيدروفوبيکي در سطح آن وجود دارد. اين خاصيت، تأثير لوتوس ناميده ميشود.
همچنين دانشگاه بون با مشارکت چند شرکت، رنگي را که “لوتوسان” ناميده ميشد توسعه بخشيد در اين ماده، ذرات نانو براي مثال (سيليکاي هيدروفوبيک) در يک ماده چسبنده پراکنده ميشوند. اين مواد به ياري صنعت، علم مواد و بيولوژي بوجود آمدهو کشف تأثير لوتوس را ميتوان به عنوان يکي از کلاسيکترين موفقيتها در پژوهشهاي بيونيکي برشمرد.( Masatsugu Shimomura, 2010 )

4-4-3-8- توليد بيوکامپوزيتهاي سخت با الگوگيري از طبيعت

براون156 و همکارانش در گزارشي که در مجله انجمن شيمي آمريکا چاپ شده است، چنين بيان ميدارند که قرار گرفتن پروتئينهاي ورقه مانند بر روي يک سطح گرافيتي، به عنوان اولين قدم سنتز مواد زيست تقليدي ( بيونيکي ) به شمار ميرود.
اکثر مواد زيستي، ترکيبي از مواد مختلف هستند. خواص اين مواد از اين جهت مورد توجه است که ميتوان با تغييراتي در ترکيباتشان آنها را براي کاربردهاي خاص طراحي نمود. همچنين خواص اين مواد ترکيبي اغلب فراتر از خواص هر يک از مواد سازنده آنها است. در اين روش با قرار دادن ورقههاي پروتئين بين لايههايي از مواد غير آلي، بيوکامپوزيتهاي سخت، مقاوم و محکم توليد ميشوند. هم اکنون پيشرفتهاي بيوشيمي، امکان ساخت پروتئينهايي با عملکرد و اشکال خاص را از طريق ترکيب خطي آمينو اسيدها مشابه فرآيندي که در سلولهاي زنده استفاده ميشود در درون زنجيرههاي پلي پيتيد فراهم ميکند. اين روشها امکان توليد بيوکامپوزيتهاي جالبي را فراهم مينمايد، اما قبل از اين که اين مواد چهره واقعيت به خود بگيرند بايد روشهايي براي ساماندهي اين پروتئينها به شيوه منظم پيدا نمود.
بدين منظور براون و همکارانش سطحي از گرافيت پيروليتيکي بسيار منظم را به صورت الگويي براي ساماندهي پروتئينهاي نوع صفحه بتا مورد استفاده قرار دادند. انتخاب آمينو اسيدها براي استفاده در يک رشته پلي پيتيد به اين دليل است که چگونگي تبديل اين رشته به شکل يک پروتئين را تعيين کرده و شکل آن را مشخص ميکند. پروتئين صفحه بتا که يکي از دو نوع پروتئين بسيار معمولي است توسط آمينواسيدها ساخته ميشود. علاوه بر اين، انتخاب آمينواسيدها ميتواند در تعيين ماهيت شيميايي قسمتهاي مختلف يک پروتئين موثر باشد.مبتکرين در اين شيوه، با رشتهاي از آمينو اسيدهاي قطبي و غيرقطبي يک پروتئين صفحه بتا را طراحي کردند به طوري که يک طرف صفحه پروتئين قطبي و طرف ديگر آن غيرقطبي بود. اين امر موجب تقارن پروتئينهاي حاصل به ميزان سه برابر تقارن ساختار کريستالي شش وجهي يک سطح گرافيتي جدا شده ميگردد.
با آنکه رشته آمينواسيد استفاده شده در اين تحقيق با توجه به حالت ورقهاي و ماهيت شيميايي خاص آن انتخاب شده است، اما اين ماده در تعداد بسيار زياد رشتههاي يکنواخت با خصوصيات مشابه نيز منحصر ميباشد.(عليرضا منصوريان و سيد مهدي گلستان هاشمي، 1387، ص 58-59)

4-5- بيونيک و تأسيسات
4-5-1- نمونههايي از تأسيسات بيونيکي
4-5-1-1- ساخت سلولهاي فتوولتائيک بيونيک با الگوگيري از برگهاي سبز

پانلهاي خورشيدي سيليکون در نور خورشيد قوي تا C? 70 گرم شده و در نتيجه تقريباً يک سوم از کارايي خود در توليد الکتريسيته را از دست ميدهند. از طرفي ديگر ساختار برگ گياهان يک سري از انطباقهاي تکنولوژيکي را گسترش داده که به آنها فرصت ميدهد تا دماي خود را حتي در صورتي که تبخير متوقف شده باشد در نور کامل خورشيد بين C?45-40 محدود سازند.اين امر به چندين طريق صورت ميگيرد از جمله محدودسازي اندازه برگ، بهينهسازي ايروديناميک باد، محدودسازي جذب انرژي خورشيدي بوسيلهي انتشار گرمايي مؤثر.
کارايي پانلهاي خورشيدي سيليکون تجاري (امروزه معمولاً 15%) براي دماي C? 25 ارائه و تضمين شده است.اگر چنين پانلي در معرض نور شديد آفتاب قرار گيرد، دماي سطح آن تا C?90-80 گرم خواهد شد. در چنين شرايطي کارايي پانل به ميزان يک سوم، تقريباً 10% کاهش مييابد.گرم شدن شديد پانلهاي خورشيدي صرفاً بدين دليل است که تمام پرتوهاي مفيد و غيرمفيد خورشيد جذب شده و در فضاي شيشهاي جلو اثر گلخانهاي پديد ميآيد. بعلاوه، ساختار نسبتاً سنگين پانل حجم و ظرفيت گرماي بزرگي را فراهم ميکند.براي سردکردن پانلهاي فتوولتائيک با جريان آب پيشنهاداتي وجود داشت که بطور همزمان براي گرم کردن فضاي داخل نيز بکار رفته اما اينطور که بنظر ميرسد که از لحاظ قيمت مؤثر نيست.
امروزه پانلهاي فتوولتائيک نوعاً بطور مستقيم به سقف نصب نشده بلکه در فاصلهي معيني قرار ميگيرد چرا که در اين صورت هوا ميتواند براي جلوگيري از گرماي بيشتر در پائين جريان يابد.با اين حال گرماي خورشيدي بيش از حد، تأثير منفي ديگري بر عملکرد پانلهاي فتوولتائيک دارد. کاملاً مشخص است که محافظ استاندارد جلوي باتريهاي خورشيدي سيليکوني شامل يک پوشش شيشهاي است. به دلايل مکانيکي و نوري فضاي ميان شيشه و سيليکون بوسيلهي يک ورقه پليمر مبتني بر اتيلن- وينيل- استات (EVA) پر ميشود، براي جلوگيري از خسارت پليمر و نگهداشتن رنگآميزي نوري، اين پليمر شامل ترکيبي از آنتي اکسيدانها بوده که آسيبهاي فوتوشيميايي ناخواسته را کنترل ميکند.اما اين امر کاملاً محقق نميشود. تصاوير موجود در شکل 78، دو پانل خورشيدي- سيليکوني تجاري را نشان ميدهند که کمتر از 10 سال در معرض آب و هواي گرمسيري قرار گرفته بودند (هندوستان جنوبي). رنگآميزي متفاوت سلولهاي خورشيدي قابل مشاهده است اين مسئله ورودي انرژي خورشيدي را کاهش ميدهد. با اين وجود در حاشيهها، رنگ آبي اصلي سلولهاي سيليکوني همچنان ديده ميشود. توضيح اين است که ناحيه حاشيه داراي دماي کمتري است، بنابراين از تخريب فوتوشيميايي حفاظت شده است.

شکل 78- پانل خورشيدي سيليکوني که کمتر از 10 سال در معرض آب و هواي گرمسيري قرار گرفته است
در طبيعت برگ سبز گياهان برابر با پانلهاي فوتوولتائيک هستند. آنها نور خورشيد را جذب کرده و انرژي آن را براي دستيابي به آب و توليد حاملان انرژي شيميايي به الکتريسيته (انرژي الکتروشيميايي) تبديل ميکنند.گرم کردن بيش از حد برگها تا دماهاي بالاتر از C? 45-40 ميتواند بطور جدي به ساختار شيميايي و عملکرد زيست مولکولها آسيب رسانده و در نتيجه ميبايست از چنين دماهاي بالايي اجتناب کرد. به عنوان مثال، برگ سيبزميني، قادر به تحمل دماهاي بالاتر از C?40 نيست. در نتيجه طبيعت يکسري از انطباقهايي را گسترش داده که به برگها کمک ميکند تا دما را کنترل کنند. يکي از اين تطبيقها، در واقع تبخير آب بوده که محدود به

پایان نامه
Previous Entries منبع مقاله درمورد قانون مجازات، مجازات اسلامی، قانون مجازات اسلامی Next Entries دانلود پایان نامه با موضوع سلسله مراتبی، سلسله مراتب