1. 海洋能在生活中的应用
1、超级绝热材料
材料的热传导由气态传导、固态传导和热辐射传导决定。由于气凝胶材料具有纳米多孔结构,因此常压下气态热导率λg很小,真空下热传导由固态传导和热辐射传导决定。同玻璃态材料相比,纳米多孔材料由于高孔隙限制了稀疏骨架中链的局部激发的传播,使得固态热导率λs仅为非多孔玻璃态材料热导率的1/500左右。Nilsson等检测室温下气凝胶热导率为0.013~0.016W/(m·K),静态空气的热导率为0.024W/(m·K),即使在800℃的高温下其导热系数才为0.043W/(m·K),是目前隔热性能最好的固态材料。
(1)太阳能热水器
太阳能热水器及其他集热装置的高效保温成了能否进一步提高太阳能装置的能源利用率和进一步提高其实用性的关键因素。将纳米孔超级绝热材料应用于热水器的储水箱、管道和集热器,将比现有太阳能热水器的集热效率提高1倍以上,而热损失下降到现有水平的30%以下。
(2)在热电池上应用
可延长热电池的工作寿命,防止生成的热影响热电池周围的元器件。
(3)军事及航天领域
与传统绝热材料相比,纳米孔气凝胶超级绝热材料可以用更轻的质量、更小的体积达到等效的隔热效果。这一特点使其在航空、航天应用领域具有举足轻重的优势。如果用作航空发动机的隔热材料,既起到了极好的隔热作用,又减轻了发动机的重量。作为外太空探险工具和交通工具上的超级绝热材料也有很好的应用前景。
气凝胶在航天中的应用远不止这些,美国国家宇航局的“星尘”号空间探测器已经带着它在太空中完成了一项十分重要的使命———收集彗星微粒。
(4)工业及建筑绝热领域
在工业及民用领域纳米孔超级绝热材料有着广泛和极具潜力的应用价值。首先,在电力、石化、化工、冶金、建材行业以及其他工业领域,热工设备普遍存在。工业节能中,纳米孔超级绝热材料也起着非常重要的作用,其中有些特殊的部位和环境,由于受重量、体积或空间的限制,急需高效的超级绝热材料。
2、在催化剂以及催化载体方面的应用
气凝胶是一种由超微粒子组成的固体材料,具有小粒径、高比表面积和低密度等特点,使SiO2气凝胶催化剂的活性和选择性远远高于常规催化剂,而且它还可以有效减少副反应的发生。Kister制备出SiO2气凝胶后不久就指出,气凝胶因其高的孔隙率、比表面积和开放的织态结构,在催化剂和催化载体方面具有潜在的应用价值,但因小的热导率和低的渗透性影响了气凝胶在催化反应中的传热和传质,使其应用受到限制。
3、气凝胶在日常生活中的应用
利用气凝胶优异的隔热性能,人们制造了气凝胶作底衬的衣服,该衣服因穿着后让人感觉太热而一度被人投诉、下架。不少厂家为滑雪,登山运动员专门研制了从鞋垫到睡袋的一系列户外御寒用具。现在高端化妆品行业也将气凝胶添加到面霜等护肤产品中用作研磨剂。日化行业人们将气凝胶添加到牙膏中。利用其高比表面积,用作油墨打印中的添加剂扩大油墨微粒表面张力,增强吸附能力使得打印出来的图案更清晰、更逼真。利用其轻质高弹性,体育用品业应用气凝胶生产了网球拍等产品。
4、在电化学方面的应用
在电学性质方面,由于其具有低介电常数、高比表面积、高介电强度等特点,气凝胶有非常优越的表现。尤其是有机气凝胶和金属氧化物气凝胶,是非常优异的介电体,可用作高压绝缘材料,高速或超速集成电路的衬底材料,真空电极的隔离介质以及超级电容器。另外一个重要应用是利用碳气凝胶的导电性作为理想的高效的超电容器和电容消离子过程的电极材料;而有些金属氧化物气凝胶则显示出优越的超导性、热电性和压电性。Polystor 公司推出一种高性能的碳气凝胶电容器,称为“空气电容器”。其功率为4千瓦/千克,接近于电池的功率。美国海洋研究实验室的 Debra R.Rolison 及Celia Merzbacher 带领的小组通过在气凝胶凝胶前掺加其他成分制备出无污染的燃料电池。
5、储氢材料
氢能具有很高的热值,燃烧释能后的产物是水,对环境无污染,此外,氢能为可再生能源,不会枯竭,因而被誉为21世纪的绿色新能源。美国Lawrence Livermore国家实验室和伊利诺斯大学研究表明:炭气凝胶具有高比表面积、低密度、连续的网络结构且孔洞尺寸很小又与外界相通,具有优良的吸、放氢性能。美国能源部于2005年专门设立了机构,研究掺杂金属的炭气凝胶贮氢,并给予财政资助。
6、气体或者液体吸附
气凝胶还可以用作吸附材料,不如吸附CO2气体,吸附一些化学有毒蒸汽,吸附炸药废水等。
7、在其它方面的应用
SiO2气凝胶具有极高的比表面积和孔隙率,近年来被广泛应用于Cerenkov探测器中,以探测高能带电粒子和在太空中捕集陨石微粒的介质材料。SiO2气凝胶也曾一度被用于等离子体研究中作为惯性限制熔融试验体目标组分。因其具有低的表观密度和热导率,极好的耐高温性能,气凝胶作为高效隔热消音材料很有前途。
2. 海洋有哪些用途与我们的生活息息相关呢
地球作为一颗行星在浩瀚的宇宙中是微不足道的,但它独有的特点令宇宙中大多数天体黯然失色,那就是,它是太阳系中唯一拥有大量液态水的星系。如果乘航天飞机俯看地球,你会清楚地看到,人类居住的地球是一个淡蓝色的水球,而陆地只不过是浩瀚大洋中的一个个岛屿,所以,地球的称谓可能是古人对自己居住星球的一种误解。
把地球称做水球或者是海洋之球,似乎更为贴切些。然而,我们今天已经没有必要做这种更正了。
地球的表面积为5.1亿平方千米,其中海洋的面积为3.67亿平方千米,占整个地球表面积的70.8%;而陆地面积为1.49亿平方千米,仅占整个地球表面积的29.2%。
海洋对自然界、对人类文明社会的进步有着巨大的影响,人类社会发展的历史进程一直与海洋息息相关。没有人不认为,人类的文明与进步直接受益于海洋。
海洋是生命的摇篮,它为生命的诞生进化与繁衍提供了条件;海洋是风雨的故乡,它在控制和调节全球气候方面发挥有重要的作用;海洋是资源的保护,它为人们提供了丰富的食物和无穷尽的资源;海洋是交通的要道,它为人类从事海上交通,提供了经济便捷的运输途径;海洋是现代高科技研究与开发的基地,它为人们探索自然奥秘,发展高科技产业提供了空间。
在人类进入21世纪的今天,海洋作为地球上的一个特殊空间,无论是它的物质资源价值,或是政治经济价值,都远远超出人们原有的认识。人们对海洋的需求不再只是渔人之利、舟楫之便了。科学技术的高速发展,使人类有条件以进军姿态走向海洋。
然而,谁也不可否认,20世纪全球环境的恶化,经济的畸形发展,使能源、粮食和水危机的阴影重重笼罩在人们的头上。陆地已不堪重负,而海洋有可能是人类第二个生存空间。
但是不要忘了,我们只有一个地球,地球上只有一捧海水。洁净明亮的海水,对于我们人类,对于地球上所有的生灵是多么的重要呀?
让我们记住一位哲人曾经说过的话:海洋养育了我们,我们要感谢海洋。作为生命最初的摇篮中的后代,我们光滑的皮肤,我们血管里的血,我们体内循环的水,都是海洋的所有,我们只是海洋的一份子。
3. 海洋生物在生活中的应用
海洋中含有丰富的资源,海洋生物资源,海水化学资源,海洋矿产资源,海洋能源以及海上运输交通家对人类的生存和发展和世界文明的振兴进步有着重大的影响,了蕴藏丰富的海洋资源以外,辽阔的海域还是交通的通道,防易外敌入侵的天然屏障,开发和利用海洋,发展海洋事业与人类的文明息息相关。
4. 海洋能用途
海洋是人类赖以生存的地球系统中的重要一环。海洋渔业提供了世界20%以上动物蛋白质,全球30%的石油与50%的天然气产量也来自海洋,国际贸易运输量的90%在海上,加上海洋旅游等等产业,海洋资源利用的总产值在全世界达每年7万亿美元。海洋是资源的宝库。海洋中有很高的生物生产力,有丰富的生物资源,是人类蛋白质资源的“仓库”,目前只有少数被人类利用;海洋中蕴藏着丰富的矿产资源,1995年全球71个国家海上探明的石油天然气储量为768.7亿吨。除此之外,在2000~6000米水深的海底区域,蕴藏着多金属结核、热液矿床和钴结壳,其中,据初步调查,15%的深海区有锰结核资源,总储量约3万亿吨;在海洋的空间资源中,对滩涂的主要利用方式是人工造地和发展水产养殖业,对海湾的主要利用主要是建港口,对海洋水域利用得最多的是海洋运输业;海水化学资源也是十分丰富的,海水中溶解了大量矿物质,含量最大的10种依次为:氯化物、硫酸盐、碳酸氢盐、溴化物、硼酸盐、氟化物、钠、镁、钙、钾、锶等;海洋能资源的总蕴藏量十分巨大。据联合国教科文组织出版物估计,全球海洋能理论可再生的总功率为766亿千瓦,技术上允许利用的功率为64亿千瓦,这一数字是目前全球发电机总容量的两倍。
5. 海洋能应用领域
陆地已全部被人类占有,海洋和宇宙空间是两个待开发的领域。比较来说,海洋对人类活动更为现实一些。事实上,人们在海洋空间利用方面已做了不少工作,如围海造地、滩涂利用、浅海养殖、跨海架桥、开凿海底隧道、海洋运输、建人工岛、发展海洋旅游业等。随着科学技术和海洋开发利用的发展,海洋将越来越成为人类活动的空间。
6. 海洋能主要用于
海洋中的资源极为丰富,拥有地球上80%的生物资源,其中很大一部分可供人类食用,其食物总量超过陆地上食物总量的1000多倍,海洋中总渔获量每年可达8400万吨,至少可养活300亿人口。海洋中有着人类十分稀缺的矿产资源:石油和天然气占全球的1/3以上,目前的开采量已达6~7亿吨,占世界石油总产量的1/4以上,而这只是刚刚开始;海洋蕴藏有3万亿吨富含锰、铜、钴、镍等的多金属结核矿;此外,还有许多新的矿藏不断被发现。整个海洋中的矿物总量也超过陆地的1000多倍。激荡不停的海洋是取之不尽的可再生能源,潮汐能和波浪能可用来发电。在全球性浅水危机来临时,它还是被寄予厚望的淡水源泉(海水淡化)。
7. 海洋能的应用现状
一. 什么叫超声波。
频率为20Hz(即每秒钟振动20次)~20kHz的机械振动,人的耳朵可以听得到,所以就将传播这种机械振动的波,称之为声波。与之对应的20Hz~20kHz范围内的振动频率叫作音频,例如这个频率范围内的交变电流,在不将其转化为机械振动的情况下,人们是听不到的,但仍然被称为音频电流。而低于20Hz的机械振动波,达不到人耳可听声音的范围,叫作次声波。频率超过20kHz的机械振动波,超出了人耳可听的声音范围,叫作超声波。
二. 次声波、声波、次声波的基本性质
次声波、声波、超声波都可以在气体(包括空气)、液体、固体中传播,在相同的传播介质中传播时,三者的速度是相同的;但是它们都不可以在真空中传播。这些机械振动波与其它波动一样,都可以发射与接收。这些波的频率越低,携带的能量越小,衰减越慢,传播得越远,方向性越差;频率越高,携带的能量越大,衰减越快,能传播的距离越近,方向性越强。
三. 超声波的发生、发射与接收
超声波的发生(产生)目前有两种方式,一种方法是,用振荡电路(LC振荡电路、RC振荡电路)产生超音频电流(有时候还要经过放大后),驱动扬声器(喇叭),发出超声波并将其发射出去,发出超声波的扬声器也可以用于接收超声波,超声波的频率取决于振荡电路的振荡频率;第二种产生超声波的方法是,靠压电陶瓷片或者压电石英振子加电以后产生超声波,超声波的频率取决于具体的那个压电陶瓷片或者压电石英振子的固有谐振频率,压电陶瓷片或者压电石英振子既可以发射超声波,又可以接收超声波。
四. 造福于人类的超声波应用
1. 超声波无伤探测
人们对于超声波应用感受最深的,可能要算得上B超体检了。超声波探头向人体内发射超声波后,停止发射,然后接收从人体内部器官的界面反射回来的超声波,根据从发射到接收同一束超声波所经历的时间(以及超声波在人体内的传播速度),就知道该界面的深浅位置,从而判断人体器官是否正常(日本人把超声波叫作超音波,所以你在B超检查室内看到的仪器上写的不是“超声波…”,而是“超音波…”)。下面附图1是正在进行身体检查的B超检查仪照片。同样的道理,也应用在铁轨、机器、材料、集成电路的无伤内部探测上。
2. 超声波雷达
超声波雷达在汽车倒车、防撞的方面应用已经为众人所周知。下图2是汽车超声波雷达示意图。将同样的原理用于水下,它就换了个名字,叫作声纳,可用做探知鱼群、暗礁、舰艇等。下图3是超声波声纳捕鱼器照片。
3. 超声波焊接
超声波振动产生的热可以使相互分离的金属界面之间产生高温,并将它们熔接在一起。图4是超声波熔接器照片。尤其是当被熔焊的一方是金属铝的时候,由于铝的化学活性较强,往往会在铝表面被覆一层氧化铝层,使得用传统的热焊接根本无法实施,而超声波的能量足以击穿其表面的自然氧化层,使得热熔焊能够顺利进行。图5是超声波焊接机(可焊铝)照片。
4. 超声波清洗
超声波洗碗机、超声波清洗器利用洗液中肉眼看不到的微小气泡,在超声波驱动下对被清洗件表面的撞击,可以高效地清洗掉污物;尤其是当被清洗件表面存在油污时,超声波能够将其乳化而清洗干净。图6是超声波洗碗机照片。
5. 超声波加湿器
超声波的振荡可以将水雾化,在干燥的冬天用于房间加湿。图7是超声波加湿器照片。
6. 利用超声波加速化学反应
一些缓慢的化学反应过程,在超声波的作用下,可以加速进行,该方法广泛用于制药、冶炼、酿酒业的醇化过程。图8是酿酒业白酒超声波陈化设备。
7. 材料的粉碎、混合、乳化等。
还可以举出很多,就不一一列举了。
8. 海洋能的应用有哪些
目前,海水晶除用作工业原料外,在渔业上的应用较为成功的有:一是在河口或低盐度地区,用于虾蟹育苗或养成。二是在内陆湖泊地区配制人工海水,进行海水化苗种繁育。三是广泛用于内陆水族馆等休闲渔业对海水的需求。但由于人们认知程度尚处于研发起步阶段,故在生产上尚未得到大规模的推广应用。
在卖虾的时候如果用淡水盛放,死亡率高,但是用海水晶将盐度回调到20‰左右,可获得具有海洋风味的产品,不但壳硬味鲜,且上市价格会成倍增加,获得最佳经济效益。
海水晶目前尚无国家标准。 出现质量问题,纠纷难以判断是非。
9. 海洋能利用的形式有哪些
海里动物的活动方式有依靠圆形伞体收缩喷出水流活动,也能通过触手摆动进行,还能通过水流使自身运动。微生物(细菌)有鞭毛能摆动产生推力。而海底还有深海鱼类通过鳍、身体摆动和鳃的喷水作用进行运动。
像海参靠肌肉伸缩爬行,每小时只能前进四米;乌贼和章鱼能突然向前方喷水,利用水的反推力迅速后退;有些贝类自己不动,但能巴在轮船底下做免费的长途旅行。
10. 海洋能干嘛
1、观赏:有些海豚是高度社会化物种,生活在大群体中(有时超过100,000头个体组成),呈现出许多有趣的集体行为,成员间有多种合作方式。海豚群经常追随船只逐浪前行,时而杂技般的跃水腾空,景象蔚为壮观。而且它们是个天才的表演家,它能表演许多精彩的节目,如钻铁环,玩篮球,与人“握手”和“唱歌”等等。
2、海豚能救人于危难之际,即使到了近代,海豚救人的事件还屡有发生,像1949年出版的《自然史》杂志,便刊登了美国佛罗里达一位律师夫人被海水淹得昏迷过去,正当生死攸关之际,附近的一头海豚将她推上了沙滩。