生物相容性和可生物降解的能量收集器对于生物医学应用具有重要意义,它是一种不会对人体造成不良影响的替代能源。具有良好压电、介电和机械性能的内在生物相容性的二苯丙氨酸肽是很有前途的能量转换材料。在此,我们报道了一种可降解的压电纳米发电机 (PENG),它基于嵌入二苯丙氨酸微棒阵列的独立聚乳酸薄膜。坚硬的聚乳酸聚合物可以从刚性硅基底上去除坚硬的微棒,并将外力均匀地传递给它们以进行能量转换。PENG 产生的最大输出电压为 1.78 V,功率密度为 1.56 W m − 3 。此外,该装置在 60 ℃ 下放置 25 天后在碱性溶液、酸性溶液和磷酸盐缓冲盐水溶液中完全溶解。可降解的 PENG 为给瞬态电子设备供电并减少设备对环境的影响提供了一种可行的解决方案。
药物和生化的释放和输送率的动态。在传导聚合物电极[1-4]及其构造中,[5]电子电荷和(带电的)化合物之间的耦合是控制生物分子的亲和力和扩散的多功能功能。随着电荷的积累在这些电极中的变化,掺杂静电相互作用,体积膨胀和总体形态变化,从而影响生物医学综合的摄取和释放。此外,聚电解质是有效的离子交换系统,并且已经针对被动和主动药物释放应用进行了探索,[6]以纤维的形式,[7]超薄壳[8]和球体。[9]在设备结构中,共轭聚合物与聚电解质结构结合在一起,可以实现电动控制的药物输送。有机电子离子泵[10](OEIP)就是这样的离子[11,12]药物输送装置,已反复证明适合植入疗法。OEIP使用微米尺度的选择性离子导体将带电的生物分子从源储存库到目标储层或组织。OEIP已在体内通过局部递送肝透射蛋白谷氨酸[13]在体内用于调节豚鼠的听力,以通过直接将γ-氨基丁酸递送到脊髓[14]并在大鼠中停止癫痫发作,从而抑制慢性大鼠的慢性疼痛。近年来,柔性能量收获者被认为是几种分布式和自主新兴技术的替代能源。[15]然而,需要进一步的努力来实现完全或半自主的有机药物输送设备,以实现智能决策,无线沟通和自动化。在这里,我们报告了可行性,据我们所知,首次以微毛细血管的OEIP以及压电电能收割机的形式将离子型药物输送装置结合起来,这是迈向自动且高度高度局部的生物化学治疗技术的一步。[16–21],尤其是,柔性能量收获者代表了通过周围环境或人类运动和活动的定期运动或位移来为各种类型的可穿戴和可植入设备供电的有希望的能源。[22,23]通过许多实验证明了它们的可行性和实践使用的生物相容性
摘要:收割机自动记录的数据是一种很有前途的、可能非常有用的科学分析信息来源。大多数研究人员已将 StanForD 文件用于此目的,但这些文件很难获取,需要进行一些预处理。本研究利用了类似数据的新来源:JDLink,这是一项由机器制造商运营的基于云的服务,可实时存储来自传感器的数据。此类数据量巨大,难以理解和有效处理。数据挖掘技术有助于在此类数据库中发现趋势和模式。使用经典回归(线性和对数)、聚类分析(树状图和 k 均值)和主成分分析 (PCA) 分析了在波兰东北部工作的两台中型收割机的记录。线性回归表明,树木的平均大小是对每立方米燃料消耗和生产率影响最大的变量,而每小时燃料消耗也取决于低速行驶距离或高发动机负荷时间份额等因素。聚类和 PCA 的结果更难解释。树状图显示了最不相似的变量:每天采伐的总体积、每天的总燃料消耗和高转速 (RPM) 的工作时间份额。K 均值聚类使我们能够识别特定变量聚类更突出的时期。尽管 PCA 结果解释了近 90% 的方差,但机器之间的结果尚无定论,因此需要在后续研究中进行仔细审查。生产率值(平均约 10 m 3 /h)和燃料消耗率(平均 13.21 L/h,1.335 L/m 3)与其他作者在可比条件下报告的结果相似。本研究获得的一些新指标包括,例如,低速行驶距离(每天约 7 公里)或发动机在低、中或高负荷下运行的时间比例(分别为 34%、39% 和 7%)。本研究的假设是使用不从外部来源补充的数据,并且尽可能少地进行处理,这将分析方法限制在无监督学习上。在后续研究中扩展数据库将有助于监督学习技术在建模和预测中的应用。
气候变化开始影响新斯科舍省渔业,预计影响将增加。新斯科舍省是加拿大海鲜的第一出口商,美国龙虾(American Lobster)是最经济上最杰出的渔业,价值超过10亿美元。了解这种渔业的气候变化脆弱性是指导计划适应的重要步骤。气候变化脆弱性评估是一个国际认可的过程,它结合了生物物理和社会经济指标以估计相对脆弱性。数据通常分为三个指数:暴露,它描述了定义区域内的气候变化应力源的大小;敏感性,它考虑了系统或部门对压力源的反应;和自适应能力,它描述了适应能力以降低暴露和敏感性的能力。确定要包括哪些指标以及如何在评估中说明它们,这是数据类型,可用性,解决方案,规模和重要性的函数。评估通常同时考虑当前和预测的影响。为了更好地扩展我们对新斯科舍省龙虾渔业的气候变化威胁的理解,对气候变化的脆弱性评估进行了实施,并分区了两种用于与新斯科舍省接壤的龙虾捕鱼区(LFA)的模型。第一个模型“龙虾脆弱性”评估了相对于高排放场景(RCP 8.5)的海洋模型(RCP 8.5),评估了龙虾温度阈值,对于2055年,相对于上库存参考(USR)值(USR)值(cpue)的捕获量(CPUE)。第二个模型,“龙虾收获”,包括收割机的脆弱性,收获活动和捕鱼基础设施。包括暴露的指标,由于天气恶劣和捕捞损失的趋势感知,捕鱼日损失。敏感性指标包括捕鱼基础设施,渔业管理灵活性,财务弹性;自适应能力指标包括渔业灵活性,个人灵活性以及对气候风险的看法。“龙虾收获”模型中大多数度量的数据是通过对新斯科舍省水域捕鱼的289名龙虾收割机的面对面采访来收集的。LFA 25、28和35的反应不足,因此在“龙虾收获”模型中未评估这些响应。两种模型均合并以估计省龙虾渔业的气候变化脆弱性。在“龙虾脆弱性”模型下,预计在2055个月内的平均底部和表面温度保留在最佳温度阈值之内,除了LFA 25和LFA 26A外,少年可能会暴露于亚地区温度下。所有LFA的库存状况都被认为是健康的,许多LFA的CPUE是USR的两倍。这导致了该省LFAS龙虾的脆弱性低下。在“龙虾收获”模型下,由于天气恶劣而造成的捕鱼日在34和33的南部最大,几乎有3个符合条件的钓鱼日丢失了,并且认为这种趋势正在增加。LFA位于布雷顿开普省的LFA和诺森伯兰海峡的26A损失的天数不到10%。这导致了整个省的广泛曝光分数。灵敏度和适应能力指数的多样性较小。虽然西南部和布雷顿角部分的码头修复有一些优先区域,但龙虾收集灵敏度指标在LFA中表现出中度或中等较高的脆弱性。同样,自适应能力指标表明全省中等脆弱性,但LFA 34具有适度的脆弱性。尽管有一些通用的度量趋势,但单个LFA中的龙虾收割机之间的反应也有很大差异。
抽象可再生能源收集是当今科学家和研究人员的最吸引人之一。到目前为止,已经采取了许多从海浪中获得能量的策略。由于海洋的不可预测性质,在真正的海洋环境中设计和安装大多数这些能量收割机是很复杂的。任何波能量收集器的有效利用和可持续性都依赖于其在不可预测的偶尔波浪中的多功能性,最大能量提取的环境能力以及击中经济障碍。本文分享了有关波能转换器的类型,其工作,比较和设计波能转换器时要考虑的参数的讨论。它还共享了有关波动能量转换器设计及其转换可能性的各种论文收集的信息。关键字:波能转换器,海浪,波能,设计,比较。
随着越来越先进、紧凑和经济实惠,越来越多的物体 (事物) 正在连接到互联网。这些与互联网相连的物体正在为物联网 (IoT) 的出现铺平道路。物联网是一个由低功耗、低存储、轻量级和可扩展节点组成的分布式网络。大多数低功耗物联网传感器和嵌入式物联网设备都由电池供电,电池寿命有限,每隔几年就需要更换一次。这种更换过程成本高昂,因此智能能源管理可以在提高物联网对象通信的能源效率方面发挥重要作用。例如,从自然或人工可用的环境资源中收集能量可以消除物联网网络对电池的依赖。与电池供电解决方案相比,获取无限量的能量可以使物联网系统持久耐用。因此,我们在此介绍物联网网络的能量收集和子系统。在调查了收集系统、分配方法、存储设备和控制单元的选项后,我们重点介绍了物联网能量收集器未来的设计挑战,必须解决这些挑战才能持续可靠地提供能量。
摘要 — 探索红色星球对于人类殖民和在火星上建立栖息地都至关重要。由于太空任务成本高昂,人们研究使用分布式传感器网络来降低现场探索的成本。与此同时,具有超低功率接收器的设备(称为零能量 (ZE) 设备)可以为进一步探索火星环境铺平道路。本研究重点研究无线电力传输,以提供火星表面 ZE 设备所需的电力。本研究的主要动机是研究传统的收集器和通信单元是否能够为长距离提供所需的电力。数值结果表明,无需使用任何复杂的硬件就可以为 ZE 设备供电。此外,还研究了指向误差和沙尘暴对收集性能的影响。综合模拟结果表明,收集器的选择和设计应考虑传播信道和发射机特性。
生物压电材料因其作为环境友好型能量收集材料的巨大潜力而开始受到关注。特别是,简单的氨基酸和肽晶体组件在施加力的情况下表现出大的电压输出,并且在检测振动时具有高灵敏度。在这里,我们利用密度泛函理论 (DFT) 计算来定量预测两种研究不足的蛋白质氨基酸晶体的能量收集特性:L-精氨酸和 L-缬氨酸。这项工作强调了量子力学计算筛选晶体作为高性能能量收集器的能力,并展示了小生物晶体作为环境友好型压电材料的能力。预计 L-精氨酸的最大压电电压常数为 g ij 274 mV m/N,杨氏模量为 E 17.1 GPa。 L-缬氨酸的最大预测压电电压常数为g ij 62 mV m/N,计算的杨氏模量为E 19.8 GPa。
摘要 —本文基于 MEMS 技术设计并制作了带穿孔电极的驻极体振动能量收集器。装置中的固定电极上分布有通孔,以优化能量收集过程。在有限元法 (FEM) 模拟和实验中分析并讨论了孔对装置输出功率的影响。可以看出,通孔可以有效降低大气中可移动质量块上的挤压膜空气阻尼力。因此,可以减少由于空气阻尼造成的能量损失,并增加装置的输出功率。还详细研究了孔直径和数量对装置输出功率的影响。通过优化孔的配置,孔直径为 400 µ m、深度为 100 µ m 的穿孔装置在 1.84 m/s 2 的低加速度下表现出最高的功率输出,这证明了未来在自供电电子产品中的良好应用。 [2020-0380]
摘要:在物联网黎明时,对于储能的三维电极,越来越重要。的心脏是大量的微电子设备,需要嵌入能量收割机和能量存储组件以确保自治。在这项研究中,我们通过简单的优化电沉积过程开发了多孔金属微观结构及其与新的Ruo X N Y S Z材料的共形涂层。带有纳米端网络的微孔结构显示出较高的面积电容(电极为14.3 f cm -2,全溶剂固定状态的微蛋白酶酸一小度为714 mf cm -2)和稳定的性能(5000个周期后保留> 80%)朝H +存储。也观察到具有高面积容量(5 mAh cm -2)和速率特征(3C时1.5 mAh cm -2)的显着LI +存储能力。这些结果加上便捷的合成策略,因此可以为微生物和微生物电容器大规模生产3D多孔电极提供灵感。
