哆啦阿旺 哆啦阿旺
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【转】温差发电机:不用电的“智能”风扇 温差发电机原理 温差发电依靠帕耳帖效应,这种效应常用于cpu散热器和袖珍冰箱里的半导体制冷片上。通常使用时我们给制冷片施加电流,一面就会变热而另一面变冷。但是这个效应也可以反过来:只要制冷片两端有温差就会产生电压。塞贝克效应和帕尔帖效应 不同的金属导体(或半导体)具有不同的自由电子密度(或载流子密度),当两种不同的金属导体相互接触时,在接触面上的电子就会由高浓度向低浓度扩散。而电子的扩散速率与接触区的温度成正比,所以只要维持两金属间的温差,就能使电子持续扩散,在两块金属的另两个端点形成稳定的电压。由此产生的电压通常每开尔文温差只有几微伏。这种塞贝克效应通常应用于热电偶,用来直接测量温差。一个温差发电电路由两种赛贝克系数不同的材料接触构成(比如P型半导体和N型半导体)。如果没有负载,电路中不会有电流但是两端会有电动势,这时候它以检测温度的热电偶方式工作。(图片来源:wikipedia.org) 帕尔贴效应是塞贝克效应的逆效应,可以产生在两种不同金属的交界面,或者一种多相材料的不同相界间,也可以产生在非匀质导体的不同浓度梯度范围内。当对上述三种材料通入电流时,金属1会对金属2或相1对相2,或浓度点C1与C2间产生放热或吸热反应。简而言之,当在两种金属(或半导体)回路上施加电压通入电流后,不同金属的接触点会有一个温差。利用塞贝克效应的热电制冷器电路图。(图片来源:wikipedia.org) 由于半导体温差电材料的品质因数比金属的高得多,所以有实用价值的温差电材料都是用半导体材料制成的。帕尔贴器件是利用半导体的帕尔贴效应制冷的器件,实用的半导体制冷器由很多对热电元件经并联、串联组合而成,也称热电堆。单级热电堆可得到大约60℃的温差。热电堆也可根据塞贝克效应工作把热能(即内能)转化为电能进行温差发电。当温差电堆两端处于不同温度时,就会产生电动势,可以输出功率。 制作工具和材料工具 电磨 钢锯 C型架子 锉刀/砂纸 电烙铁材料 一个12cm的CPU散热器 一个半导体制冷片 一个1.5V额定电压的电动机 一个旧的奔腾II CPU散热器 一个6英寸的遥控飞机螺旋桨 一些1/8英寸厚的废铝片 6套螺母和螺栓制作过程 制作过程很简单,大多数部件直接在网上买最便宜的就行。最大的花费是那个12cm大的热管散热器,价值20美元。但是它附带了大部分能直接应用的安装配件和配套螺丝,没有这些配件会带来很多麻烦。温差发电机的构成(查看大图) 半导体制冷片来自一家本地店铺(因为我想尽早拿到周末开工)。可以买到适应更高温度的温差发电专用片(黑贵!),不过大多数情况下不太需要,热源不过是壁炉和开水的程度。 制冷片大约能产生1.5~3V的电压,提供的能量也不大。Radio Shack的小电机很合适(3美元)。用作风扇的是一个遥控飞机的螺旋桨,安装时稍费了一些力。 底板的原材料是1/8英寸厚的铝板,用钢锯锯下需要的尺寸然后打磨边缘就好。 制作的时候不怎么需要计划和图纸,因为你只需要把一叠材料对齐夹住,然后在差不多的地方钻出螺丝孔就好,一只手也能胜任。有些手工误差都不打紧。也许你愿意把孔的位置角度都规划对齐,但是我觉得越简单越好。 我给电机做了一个小支架,这样风扇离顶部的热管散热片更近,能更好地帮助散热。 整个风扇的底座是一个奔腾II的散热器。它有两个作用,一是支撑风扇,二是收集热量在半导体制冷片的两面制造温差。第一次运行的时候,顶部的热管散热片只是稍微温暖。这个风扇的散热效率比买来的EcoFan更好,可以在炉子前面正常工作。 这就是几个小时之后的成果,祝制作愉快!
【转】2012年诺贝尔生理学或医学奖 北京时间10月8日下午5点30分,2012年诺贝尔生理学或医学奖揭晓,英国科学家约翰·戈登(John B. Gurdon)和日本科学家山中伸弥(Shinya Yamanaka)获奖,获奖理由为“发现成熟细胞可被重编程变为多能性”。 John B. Gurdon,1933年出生于英国的Dippenhall。1960年他从牛津大学获得博士学位,曾在加州理工学院做博士后。他于1972年加入剑桥大学,成为细胞生物学教授。目前他供职于剑桥Gurdon研究所。 Shinya Yamanaka,1962年出生于日本大阪。1987年他从神户大学获得MD。在转向基础研究之前,他曾受训为整形外科医生。1993年他从大阪市立大学获得博士学位,之后他曾供职于美国旧金山Gladstone研究所和日本奈良先端科学技术大学院大学。目前他于日本京都大学担任教授。 今年的诺贝尔生理学或医学奖颁给两位发现“成熟、特化的细胞能够被重编程为可发育成身体组织的非成熟细胞”的科学家。他们的发现革新了我们对细胞和有机生命体发育的理解。 1962年,约翰·戈登发现细胞的特化(specialisation)是可逆转的。在一项经典实验中,他将一个青蛙卵细胞的细胞核替换为成熟肠细胞的细胞核。这个改变了的卵细胞发育成为一只正常的蝌蚪。该成熟细胞的DNA仍含有发育成青蛙所需的全部信息。 40多年后,山中伸弥在2006年发现了小鼠的完整成熟细胞是如何能够被重编程为非成熟干细胞。令人惊讶的是,通过导入仅仅少量的基因,就可以将成熟细胞重编程为多能干细胞,即可发育成为身体各种组织的非成熟细胞。 这两项突破性的发现彻底改变了我们对于发育和细胞特化的看法。现在,我们知道成熟细胞并不需要永远局限在它的特化功能里。历史被改写,新的研究领域产生。通过重编程人体细胞,疾病研究的新机遇获得实现,诊断与治疗的新方法获得发展。 生命——一次不断特化的旅程 我们所有人都是由受精卵细胞发育而来。在受精后的第一天里,这些组成胚胎的非成熟细胞,每一个都具有发育成成熟生命体中各种细胞类型的能力,这一类细胞被称为多能干细胞。随着胚胎的进一步发育,这些细胞发育成神经细胞、肌肉细胞、肝脏细胞以及其他各类细胞——每一种细胞都肩负起成熟身体内的一项特定使命。之前,这趟从非成熟细胞到特化细胞的旅程被认为是单一方向的。人们曾以为,细胞在成熟过程中是以这样的方式发生着改变,不可能回到非成熟、多能的阶段。 青蛙的逆发育 特化细胞功能的不可逆转一度被当成是教条,约翰·戈登向它发出挑战。他曾假设,细胞的基因组或许仍然含有其发育成生命体各种类型的细胞的所需要的全部信息。1962年,为了验证他的这种假设,他用蝌蚪肠道的成熟特化细胞的细胞核替换掉青蛙卵细胞的细胞核。该卵细胞发育成一只功能完全的克隆蝌蚪并最终长成如同实验培养出的成体青蛙。成熟细胞的细胞核并未丢失功能完全的生命体发育所需的能力。 戈登这次里程碑式的发现一开始是受到质疑的,但经过其他科学家的确认,人们接受了他的发现。这项发现引起研究热潮,相关技术获得进一步发展,最终发展到哺乳动物的克隆。戈登的研究告诉我们,一个成熟特化细胞的细胞核是可以被逆转到非成熟、多能化的状态。但是他的实验是将一些细胞的细胞核抽出,然后引入另外一些细胞的细胞核。有没有可能让一个完整的细胞回退到多能干细胞呢? 往返旅程——成熟细胞返回干细胞状态 在戈登的发现40余年后,山中伸弥在一项突破性的研究中回答了这个问题。他的研究有关胚胎干细胞,分离自胚胎并在实验室中培养的诱导多能干细胞。这些干细胞最初是由Martin Evans(2007年诺奖得主)从小鼠身上分离得到。山中伸弥试图发现保持它们未成熟的基因。当几个这样的基因被鉴别出来后,他进行了测试,以确定它们是否能够重编程成熟细胞变成多能干细胞。 山中伸弥与合作者用不同的组合方式向成熟细胞中引入了这些基因,这些成熟细胞来自于结缔组织和纤维原细胞。他们在显微镜下检测了结果,最终发现其中的一个组合起作用,而其“处方”是惊人的简单。通过同时引入四个基因,他们可以重编程纤维原细胞变成未成熟干细胞! 由此得到的诱导多能干细胞(iPS细胞)能够发育成多种成熟细胞,例如纤维原细胞、神经细胞以及肠细胞等。完整、成熟的细胞可被重编程成多能干细胞这一发现在2006年一经发表,立即被认为是一个重大的突破。 从惊人发现到医学应用 戈登和山中伸弥的发现显示,在某种情况下,特化的细胞能够回拨发育的时钟。虽然它们的基因组在发育中经受了修改,但这些修改并不是不可逆的。我们就此获得了对于细胞和有机体发育的一种新观点。 近年的研究显示,iPS细胞能够生成机体所有不同种类的细胞。这些发现也为全球科学家提供了新工具,使得他们在医学的许多领域做出了非凡的成就。iPS细胞也能从人体细胞中获得。 例如,可从罹患各种疾病的病人身上获得皮肤细胞,进行重编程,并在实验室进行检测以确定它们与健康人体细胞的不同。这些细胞对于理解疾病机制提供了无价的工具,从而为开发医学疗法提供了新机会。
【转记】普朗克所绘宇宙地图证实:多元宇宙的确存在 据英国每日邮报报道,日前,科学家表示发现存在多元宇宙的第一“确凿证据”。宇宙学家研究普朗克探测器获得的宇宙地图得出结论称,一些宇宙异常现象是由其它宇宙引力牵引造成的。   这个宇宙地图显示138亿年前宇宙大爆炸时的放射线仍可探测到,该放射线叫做“宇宙微波辐射”,科学家曾预测称,宇宙微波辐射将是均匀分布,但是这个宇宙地图显示宇宙南半部具有较强的密度,还有一个“冷点”无法通过当前物理学理论进行解释。   2005年北卡罗来纳大学理论物理学家劳拉-梅尔辛尼-霍顿和卡耐基梅隆大学理查德-霍尔曼教授预测称,宇宙存在放射线异常现象,这是由于其它宇宙空间的牵引作用所致。   目前劳拉已研究分析普朗克探测器数据,认为他们提出的假设得以证实。她的发现暗示着无穷数目的宇宙空间位于当前所处宇宙之外。   她说:“我们观测到的宇宙放射线异常是其它宇宙对我们宇宙大爆炸期间牵引作用力所致,这是我们发现其它宇宙存在的第一确凿证据。”虽然一些科学家仍对多元宇宙的存在保持怀疑态度,这项最新研究将进一步改变他们的宇宙物理学认识科学家曾预测称,宇宙微波辐射将是均匀分布,但是这个宇宙地图显示宇宙南半部具有较强的浓度,还有一个“冷点”无法通过当前物理学理论进行解释普朗克探测器建立了宇宙仅形成38万年时形成的放射线地图之前的宇宙放射线地图(图左)并没有近期普朗克探测器观测的放射线地图(图右)详细清楚
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