#Q博展知識
台灣地處太平洋交通要道,當然要做好海上的防禦措施,就讓Q博來帶大家看看,我們的海上壁壘有哪些技術跟發展吧!
【仿生減阻與仿生推進】
🦈仿生減阻🦈
1️⃣表面構造減阻法
在適當的位置上挖一些微小的壕溝,這些壕溝會改變貼近物體表面的流場紊性邊界層中原有的結構與速度分布,因而減少摩擦阻力。
2️⃣主動壁減阻法
這種減阻方法主要是藉著物體表面的活動來改變紊性邊界層中原有的結構與速度分布,但是這牽涉到如何藉著微偵測器感應紊性邊界層中的流場速度變化,再加以適當地讓物體表面配合活動。此類技術的困難度相當高。
3️⃣塗裝減阻法
藉著在物體表面塗裝不同的漆料,以不同的化學性質改變物體表面與流體的摩擦係數,而減低摩擦阻力。這種表面加工技術對人類而言是最簡便的,然而,如何發現適當的塗料,以及在應用上須克服的腐蝕與剝落等問題,都亟待進一步研究。
4️⃣微噴減阻法
將微小物質由物體表面噴入周圍的流場中。依噴入流場中物質的差異,微噴法也分為兩種:同質流體與非同質物。這些方法如果運用得當,可以有效減低50%以上的阻力,但是若應用不當,反而有增加阻力的反效果。
🐋仿生推進🐋
1️⃣擺動翼片
研究指出,一般櫓的推進效率與現代設計良好的船用螺槳不相上下,甚至在特別良好的狀況下,其效率可達80%,超過目前一般的螺槳。至於歐美近代的一些發展,則可以確定是來自觀察魚類運動的靈感。
2️⃣機器魚
隨著我們對水中生物研究的增加,以及機電、控制、材料方面技術的進步,模仿魚類的擺尾式運動變得越來越有可能。但是要學好生物的運動需要先徹底了解其運作的機制,再結合流體力學、材料、控制、機電整合、微機電及奈米科技等領域的成果才能成功地模仿生物,這是困難度相當高的高科技,有待國內有心結合傳統產業與新興科技進行科技整合者的投入與研究。
3️⃣垂直螺槳與直昇機葉片
傳統垂直螺槳乃由數片葉片附於一轉動圓盤上所構成,葉片的控制方式由複雜的機械連桿組成,而各葉片間的相對俯仰角固定。因此,各葉片動作時未必能達到最高效率。近年的研究發現當流場中有漩渦接近一翼面時,翼面的升力及阻力均會受到漩渦的影響而改變。因此,直昇機或垂直螺槳葉片的俯仰角須再做額外的微幅調整,以求能如魚類擺動身體及尾鰭般,適當地切入前面葉片尾跡流所產生的漩渦中,如此方能利用漩渦的動能提高效率,並減少不當切入前面葉片尾跡流所造成葉片震動的噪音。
https://scitechvista.nat.gov.tw/UrlMap?t=h9C
【最具威脅性的海中武器】
⛴潛艦可以無聲無息地開到敵國港口外海,輕易擊沉進出的船舶,達到封鎖港口的目的。因此要能夠無聲無息跑到適當的攻擊位置而不被發現,就是潛艦最重要的學問。
1️⃣潛艦的隱形功能
潛艦要具備隱形功能不被敵方的聲納發現,本身必須非常安靜,艦上任何地方都不能發出明顯的噪音。但這說易行難,因潛艦內有非常多且複雜的機械裝備及動力系統。
除此之外,在潛艦的外殼貼上各種物質如特殊橡膠或瓷瓦,使其與潛艦外殼接合之後,在水中的聲音阻抗與水很接近,因水中聲波若在碰到與水聲音阻抗很接近的物質時並不會反射,因此能避開主動聲納的追蹤。
2️⃣潛艦的結構
潛艦的壓力殼外形必須是軸對稱體,主要功能在抵抗海水壓力,因此壓力殼結構的製作容許偏離真正圓形的誤差非常小,這樣壓力從四周壓進來才不會有應力集中的現象。
3️⃣絕對平衡
潛艦在海中航行必須維持中性浮力,即重量與浮力必須相等。若重量大於浮力,艦艇會一直下沉,相反則無法下沉。因此,平時是保持中性平衡,要下沉或上浮是靠艦內水艙調整艦內重量。同時,重心與浮心也必須平衡,否則會影響潛艦的航行姿態。艦內的重量分布若有改變,如發射艦艏魚雷等,艦內的水艙重量調整系統會自動打水來平衡。
https://scitechvista.nat.gov.tw/UrlMap?t=e77
奈米塗料應用 在 文茜的世界周報 Sisy's World News Facebook 的最佳貼文
《MIT Tech麻省理工科技評論》4/25
* 【美國科學家研發出迄今最白塗料,可使建築物降溫】
近日,美國工程師研制出了迄今為止最白的塗料,給建築物塗上這種塗料或許能給它們降溫,從而減少對空調的需求。據悉,研究人員篩選了 100 多種材料,測試了 10 種不同的配方,最後用高濃度硫酸鋇研制出了這種超白塗料。這種新的最白塗料配方最高能反射 98.1% 的陽光(此前研制出的超白塗料能反射 95.5% 的陽光),同樣能將紅外線熱量從物體表面散射出去。
* 【SpaceX「龍」飛船成功與國際空間站交會對接】
SpaceX「龍」飛船成功與國際空間站交會對接,載有 4 名太空人的SpaceX「龍」飛船在甘迺迪太空中心發射升空。本次載人飛行任務也是 SpaceX 與美國國家太空總署第二次商業載人太空發射任務。
* 【以色列研究人員發現「大腦飢餓」作用機制】
耶路撒冷希伯來大學和魏茨曼科學研究所的研究人員與倫敦大學瑪麗皇后學院的英國同行合作,發現了「大腦飢餓」的作用機制,有望在減肥方面取得突破性進展。該研究指出一種黑皮質素 4 受體(MC4 受體)控制著我們身體的飽腹感,同時也可以由一種藥物觸發。
* 【MIT 物理學家通過研究黑洞自旋以尋找暗物質拖拽黑洞證據】
MIT 的物理學家們研究了黑洞的自旋以尋找暗物質減慢黑洞自轉的跡象。研究小組研究了 45 個黑洞雙星的自旋,並計算了當這些黑洞跟一種被稱為超輕玻色子的假想粒子在一定質量範圍(1.3x10^-13 電子伏到 2.7x10^-13 電子伏)內相互作用其旋轉速度會有多快。結果他們發現,兩個黑洞的旋轉速度太快,以至於無法跟超輕玻色子發生任何相互作用。這個結果表明在這個質量範圍內的超輕玻色子不是暗物質,或者也許真的沒有暗物質這種東西。
* 【透明奈米層或帶來轉化效率超過 26% 的太陽能電池】
來自于利希研究中心的太陽能研究人員領導的一個國際工作組設計了一種用於太陽能電池前端的奈米結構透明材料,這種材料有望幫助硅太陽能電池轉化效率超過 26%。相關研究已經發表在著名科學雜誌《自然能源》上。
* 【俄羅斯改進型鈣鈦礦光電池降低能量損失】
俄羅斯國立研究型技術大學(MISIS)科研人員使用氧化鎳納米粒子和結構開發出一種新型光電池,可為物聯網無線設備、健身跟蹤器、智能手錶和耳機提供能量。相關研究結果發表在國際期刊《太陽能材料及電池 》上。
* 【美日將共同開發 6G 移動通信技術】
美國總統拜登和日本首相菅義偉同意共同投資 45 億美元,開發被稱為 6G 或「超越 5G」的下一代通信技術。兩國領導人在華盛頓會晤後發佈的一份聲明顯示,兩國將投資於安全網絡和先進信息通信技術的研究、開發、測試和部署。其中,美國已承諾為此提供 25 億美元,日本承諾提供 20 億美元。
* 【MIT 研究人員利用奈米炭黑讓水泥具備導電性,或帶來新採暖系統】
MIT混凝土可持續性中心 (CSHub) 和法國國家科學研究中心 (CRNS) 的研究人員,通過將高導電性納米炭材料(碳奈米纖維、奈米管、奈米炭黑和氧化石墨烯)引入到混合物中制備出大量具有導電性能的非均相水泥復合材料樣品。該材料施加低至 5 伏的電壓可以將水泥樣品的溫度提高到 41 攝氏度,這或可以替代傳統的輻射暖系統。
* 【「毅力」號探測器首次在火星成功制氧】
「毅力」號探測器在火星上首次成功從火星大氣中產生了 5.4 克氧氣,這為宇航員未來探索「紅色星球」鋪平了道路。
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一個天文學家團隊使用 9 架望遠鏡發現了一個來自太陽最近的比鄰星 (Proxima Centauri) 的極端爆發或耀斑。他們的研究成果已發表在《The Astrophysical Journal Letters》上,它將有助於指導尋找太陽系以外的生命。
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哈佛大學約翰·A·鮑爾森工程與應用科學學院(SEAS)的研究人員受摺紙啓發,開發了雙穩態充氣結構。這些結構部署後鎖定在原地,不需要持續的壓力,可為新一代堅固的大型充氣系統提供更直接的途徑。該研究發表在《自然》雜誌上。
* 【EPFL 的科學家研發出超低損耗的氮化硅集成光子電路】
洛桑聯邦理工學院(EPFL)的科學家們開發出了超低損耗的氮化硅集成電路(IC),集成電路的損耗為 1 dB/m,是非線性集成光子材料的紀錄值。這種類型的超低損耗對於允許使用片上波導合成、處理和檢測光信號的集成光子學來說至關重要。
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瑞典隆德大學的一個研究小組發現,在 2 型糖尿病患者中,一個特定的基因對肌肉乾細胞創造新的成熟肌肉細胞的能力非常重要。該研究結果發表在《自然通訊》上。
* 【英特爾第一財季營收 197 億美元,淨利同比降 41%】
英特爾公佈 2021 財年第一財季財報。報告顯示,英特爾第一財季營收為 197 億美元,與上年同期的 198 億美元相比下降 1%;淨利潤為 34 億美元,與上年同期的 57 億美元相比下降 41%;不按照美國通用會計准則的淨利潤為 57 億美元,與上年同期的 61 億美元相比下降 6%。
奈米塗料應用 在 鰻魚家家酒 Facebook 的最佳解答
【🔥 #空氣清淨機二三事系列02】弄懂四大工作原理,買對你家適合的清淨機種! #文長 #但關乎健康
接續 #01【👧🏻80公分以下嬰幼兒,生活在家中最髒空氣裡?!】一文後 ,今天根據空氣清淨機的「設計目的」來談「工作原理」,枯燥卻對家人健康至關重要,我們也花了許多時間瞭解彙整,因為若需求與工作原理不能匹配,那錢肯定是白花的了!
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舉例來說,有些家長,希望用空氣清淨機來改善家中小孩上呼吸道過敏的現象。然而,日常室內生活環境會造成噴涕打不停的主要原因,大概就是塵蟎。平常時候,塵蟎是夾在各種織品纖維中。當我們在整理舊衣物時,或資組拍打棉被時,翻動與拍打的動作會造成塵蟎與灰塵一起揚起在空氣中,然後被吸入到鼻腔裡,進而造成噴涕打不停的現象。
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但因為塵蹣本身太重,因此很快就會落回地面或衣服中;也就是說,塵蹣因為很難持續漂浮在空氣中,所以空氣清淨機對於清除塵蹣幾乎是無效的,必須用專業真空塵蟎機,才能把塵蹣從家具與衣物中移除。
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又例如說,這陣子COVID-19新型冠狀病毒初期,各種訴求具備紫外線殺菌的產品都熱賣,表示多數人其實不知道紫外線只能殺死細菌,卻無法殺死本身只是RNA的病毒!
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拉回今天主題,目前市售空氣清淨機主要分四種工作原理:
✅(1)#濾網
空氣清淨機其中一個主用途,就是去除空氣中細小的「粉塵微粒」。
它們的直徑從 0.01~10 微米都有。大於100微米的,其實就是肉眼可見的灰塵,也不會持續漂浮在空氣中。對人體健康有威脅的,主要是所謂的PM 2.5,指的就是直徑在 2.5 微米以下的粉塵粒微,因為太小,因此可通過鼻毛、鼻腔中黏液,直達氣管甚是肺部深處,進而累積在肺裡;長期下來,就會造肺部組織變異。
濾網,則是過濾上述粉塵微粒的最好方式。
問題在於濾網的厚度與孔徑的密度,以及氣體通過濾網的速度,是不容易兩全其美的。
濾網的厚度越高,孔徑越小,當然可以過濾越細小的粉塵。但如此一來,空氣通過濾網的速度就變慢,空氣清淨機在每個單位時間可以過濾的氣體數量也就越少。若濾網要密,過濾速度又要快,也不是不行。只要將空氣清淨機用來帶動空氣流動的葉片做大一點,多片一點,轉快一點,讓進入濾網的風壓變大。(就是所謂的CARD值,後面會說明)
但問題來了!這樣的設計作為營業用的空氣清淨機,不是問題,對於家用者則又有聲音太大、太吵的困擾。
【對一般消費者來說,❓#該如何評估家用機種過濾粉塵的能耐?】
🔥#主要看三個數值:
① #HEPA等級
以往消費者選空氣清淨機時,會注意到濾網的等級。但近年來,HEPA12 以上的機種幾乎成常態,參考價值也就變低了。
② #濾網總面積
通常是總體積,越大越好。例如,厚10mm×500cm×50cm 的濾網,與5mm×18cm×28cm 或者 3.5mm×24cm×48 cm 的濾網,當然是第一個好。總體積越大,攔下粉塵能耐就越高,也表示可以工作的時間越長。因為濾網是個耗材,要花錢買的,所以計算「濾網式」空氣清淨機的成本,絕對不能只看機器本身,也不能只看一份濾網的價錢,而是應該把機器,以及兩年濾網的總成本一起計算。
③ #CADR值
「CARD值」意即每小時多少立方公尺的空氣通過。CADR越高,表示每個小時通過這台空氣清淨機的空氣越多。(⚠️ 但不等同過濾效果就好唷!)
📍 最後,當上述三個數值一起衡量時,#如何才代表這是一台每年能幫你帶來更多清潔空氣的清淨機呢?
→ HEPA 高+濾網總體積大+CADR 值也大
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✅(2)#電子集塵
「電子集塵」的工作原理,就是讓空氣經過很多片帶電的金屬網,利用金屬網上的靜電荷抓住經過的粉塵,讓乾淨的空氣通過。
⭕️ 這種方式最大好處就是免耗材。此外,電子集塵網的密度低,可以通過的空氣多;或者說,它可以在高CADR 值的情況下(複習一下:就是每小時通過空氣愈多),維持很低的工作音量。
❌ 但它最大缺點則是需要專業的保養清洗。
省了耗材錢,卻多了人工用專業溶劑做清洗的錢。此外,金屬網也無法抓住細菌或病毒,更別奢望去除異味了。因此,它是工業用集塵最常見的方式,卻不見得是家用空氣清淨機的好方式!
當然,對家用機而言,「安靜」是電子集塵式最大的優點。如果你非常需要安靜的環境,同時目的只是除塵,也有能力及時間經常清洗集塵板,電子集塵式的空氣清淨機還是可以考慮的。
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✅(3)#離子式:最有效應用在車用清淨機
相對於「電子集塵」將微粒吸付在集塵板上,「離子式」的作法則是利用高靜電壓的離子燈管,把燈管附近幾公分內的空氣分子離子化,然後再用風扇把離子擴散到空氣中。這些帶電離子可以讓空氣中的小微粒「相互吸付」成比較大的微粒,最後因為太重而掉落,自然達成空氣清淨的目的。
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這也就是Part1 文章【80公分以下嬰幼兒,可能生活在家中最髒空氣裡?!】提到的 「落塵」。這種方式不僅不用耗材,連清洗都沒必要,而且機構簡單,只要離子燈管搭配風扇,就可以做出空氣清淨機。
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但它的問題是『打出去的離子存活時間短,一般的技術僅能存活5秒內!』除少數先進的燈管技術可讓離子存活時間延長到10幾秒,甚至更久,並搭配有效風扇設計,讓離子儘可能遍佈在整個房間,否則離子式有效工作範圍通常很小。最有效的應用就是「車用空氣清淨機」,尤其是用在去除車內空間中的香煙微粒,這是CP值最高的作法。
✅(4)#一般光觸媒&固態光觸媒
前述濾網、電子集塵、離子式三種方式,主要目的都是去除空氣中的粉塵微粒,對於要去除揮發氣體、細菌、病毒,其實幾乎是沒有能力的,要達成後者,就需要用到所謂的「光觸媒」。
目前市場上以光觸媒為主訴求的機種,主要利用二氧化鈦當催化劑,在紫外光的照射下,光觸媒會把接觸到的有機物分解成二氧化碳(CO2)與水(H2O),進而達成去污、減菌、甚至除臭等功效。
從化學原理來看,光觸媒是種讓光能透過半導體材料變成化學能,然後對觸媒表面的有機物產生氧化或還原作用,造成有機物分子的鏈結斷裂,而達成降解有機物的作用。雖然說,這種方式有效,成本低,而且副作用小,但是光觸媒降解有機物的作用是需要「時間」與「空間」的。
❶ #時間,指的是有機物接觸光觸媒表面的時間,這個時間如果太短,上述的氧化或還原反應就來不及發生。
❷ #空間,指的是光觸媒表面積有多大,表面積越大,可以接觸的有機物越多,降解的效率自然就越好。
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例如說,如果把一片表面上塗有光觸媒塗料的版子,放入裝水的玻璃容器中,然後用紫外線照射,其實就可以有效減少細菌的滋生速度。但是類似的方法,在空氣清淨機的出風口塗上光觸媒,卻無法用在空氣清淨,這就是因為水中的細菌有足夠的時間與空間和光觸媒塗料發生氧化還原反應,但空氣中的有機物經過空氣清淨機的時間太短,表面積也太小,來不及完進行完反應。
這就是市售不少號稱光觸媒的空氣清淨機或冷氣機,光觸媒的作用,充其量只是「讓機器本身的濾網,不要成為另一種聚集細菌的地方。」對於清除空氣中的有機物或細菌,由於穿透時間過短,幾乎起不了太大作用。
而我們家目前使用的也是第四類,具有光觸媒的清淨機種,甚至連日本新幹線上也是採用同品牌,可同時有效去除車廂意味,更在新冠疫情期間,肩負起分解環境中細箘、病毒的重責大任。
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目前市售空氣清淨機,使用各大原理占比:
✅ 7成:濾網遮攔式+附加功能(擋下空氣中的粒子)
典型產品 ➝ honeywell 、LG、Andes 等品牌
常見附加功能 ↘︎ 活性碳 銀離子 兒茶素
✅ 2成:離子型+濾網
典型產品 ➝ 國際奈米水離子Nanoe、夏普除菌離子Plasma cluster
✅ 1成:電子集塵
典型產品 ➝ 大金 LightAir
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#Part3待續(後面還會有我家空清機去除異味實測)
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