![\"edafoinspiracion\"](\"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/universo\/wp-content\/blogs.dir\/42\/files\/189\/edafoinspiracion.jpg\")
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Fuente: Colaje im\u00e1genes Google<\/span><\/p>\n Supongo que muchos de vosotros ya sab\u00e9is el significado de lo que actualmente se denomina bioinsiraci\u00f3n<\/a> y\/o sistemas bioinspirados<\/a>. Hablamos de inspirarnos en estructuras y procesos biol\u00f3gicos con vistas a construir ingenios eficientes aplicables a la fabricaci\u00f3n de productos\/procesos industriales<\/strong><\/span>. M\u00e1s concretamente Bioinspiraci\u00f3n es el desarrollo de<\/a> materiales, dispositivos y estructuras novedosos inspirados en las soluciones encontradas en los sistemas biol\u00f3gicos y la evoluci\u00f3n y el refinamiento biol\u00f3gicos que se han producido durante millones de a\u00f1os. El objetivo es mejorar el modelado y la simulaci\u00f3n del sistema biol\u00f3gico para lograr una mejor comprensi\u00f3n de las caracter\u00edsticas estructurales cr\u00edticas de la naturaleza, como un ala, para su uso en futuros dise\u00f1os bioinspirados. La bioinspiraci\u00f3n se diferencia de <\/strong><\/span><\/em>biomimetismo<\/a><\/em> en que<\/span> <\/strong>este \u00faltimo tiene como objetivo replicar con precisi\u00f3n los dise\u00f1os de materiales biol\u00f3gicos. La investigaci\u00f3n bioinspirada es un retorno a los or\u00edgenes cl\u00e1sicos de la ciencia: es un campo basado en la observaci\u00f3n de las funciones notables que caracterizan a los organismos vivos, y tratando de abstraer e imitar esas funciones<\/em>.<\/p>\n Poco o nada se ha hablado de la edafoinspiraci\u00f3n<\/strong><\/span>, hasta el punto de que no creo que exista tal termino en la literatura cient\u00edfica. Sin embargo, los sistemas ed\u00e1ficos pueden ofrecer oportunidades de la misma guisa que los bioinspirados<\/strong><\/span>. Hoy expondremos una nota de prensa que da cuenta de ello, aunque los autores ni se percataran de tal hecho.<\/p>\n Cuando hace ya m\u00e1s de dos decenios, diversos cient\u00edficos se dieron cuenta de la importancia de los medios porosos heterog\u00e9neos<\/a>, los cient\u00edficos del suelo hab\u00edan sentado los pilares para poder edafoinspirar a alg\u00fan cient\u00edfico creativo<\/strong>. Pero<\/strong> no ocurri\u00f3<\/strong><\/span>, a pesar de que inmediatamente me percat\u00e9 de su potencial aplicaci\u00f3n, informando por correo-electr\u00f3nico a un antiguo conocido e importante experto internacional en las ciencias de los materiales. \u00a1No obtuve respuesta! Sin embargo, poco a poco, los expertos en las ciencias de los materiales se han ido percatando de las propiedades de ciertos materiales porosos y su aplicaci\u00f3n a la industria. En primera instancia<\/strong> han ido abordando estructuras sint\u00e9ticas en las cuales las estructuras porosas (es decir los poros) son del mismo tama\u00f1o<\/strong><\/span>. Y es aqu\u00ed donde entra en juego las aportaciones de los edaf\u00f3logos. <\/p>\n Pr\u00e1cticamente nada en lo que concierne a la estructura del suelo es producto del azar, atesorando patrones repetibles que ya son consideradas cl\u00e1sicas regularidades<\/strong><\/span>. Abajo os muestro los posts m\u00e1s relevantes que hemos publicado sobre el tema, por lo que me permito no realizar demasiados enlaces en mi entradilla. Os ruego que le\u00e1is estas contribuciones al final del post. Tanto la distribuci\u00f3n de las part\u00edculas seg\u00fan su tama\u00f1o, como la de los agregados y poros, siguen las mismas leyes. Se trata de<\/strong><\/span> fractales<\/a> o multifractales<\/a>, pertenecientes ambos a las m\u00e1s gen\u00e9rica clase denominada distribuci\u00f3n de cola larga<\/a>. En t\u00e9rminos m\u00e1s simples, la distribuci\u00f3n de frecuencia los tama\u00f1os aumenta conforme disminuyen los tama\u00f1os de part\u00edculas, agregados y poros. Es decir, por ejemplo, existen muchos m\u00e1s poros peque\u00f1os que grandes a lo largo de varios ordenes de magnitud. Y es justamente tal patr\u00f3n en que determina la circulaci\u00f3n de gases, agua, y nutrientes de un modo altamente eficiente. Si los objetos mentados atesoraran todos del mismo tama\u00f1o, tal eficacia colapsar\u00eda, siendo los suelos resultantes altamente \u201cineficientes\u201d con vistas a realizar lo que muchos denominan funciones del suelo y funciones ecol\u00f3gicas<\/strong><\/span>.<\/p>\n En vista de ello, los expertos en materiales, personalmente pensaba, que andaban un tanto descarriados. Empero poco a poco, a base de ensayo y error, se van cercionando de que la homogeneidad no es la mejor soluci\u00f3n con vistas a resolver numerosos problemas de inter\u00e9s industrial<\/strong><\/span>. La noticia que expongo hoy, no es la primera, sino tan solo un ejemplo de que \u201cedafoinspirandose\u201d inadvertidamente, han encontrado que<\/strong><\/span> una distribuci\u00f3n de tama\u00f1o de poros, como la que os he mentado en el suelo, aporta estructuras m\u00e1s aptas con vistas a obtener los materiales deseados<\/strong><\/span>. <\/p>\n El problema de estas notas de prensa estriba en que<\/strong><\/span>, por su profesi\u00f3n, utilizan una jerga que nos es ajena y a menudo incomprensible. Si pinch\u00e1is en el t\u00edtulo de la nota de prensa ver\u00e9is una serie de figuras que no puedo reproducir por el copyright (excepto una). Y efectivamente, se trata de leyes de escala del tipo fractal como se infiera, si se tiene alg\u00fan conocimiento en el tema de este comentario que aparece en la noticia<\/strong><\/span>: (\u2026.) Sin embargo, los electrodos de carb\u00f3n activado tradicionalmente comerciales muestran una capacidad de almacenamiento indeseable debido a su estructura de poros unitarios y<\/strong><\/span> sitios activos insuficientes (\u2026.) propuso una nueva estrategia de fabricaci\u00f3n de materiales basada en la ingenier\u00eda molecular de que el carbono altamente poroso con estructura de poros multiescala y <\/strong>(\u2026.)<\/span><\/em>.<\/p>\n Del mismo modo, tambi\u00e9n han llegado al conceto de superficies efectivas<\/a>, relacionado con este tipo de patrones. Los patrones f\u00edsicos y matem\u00e1ticos aludidos, tambi\u00e9n acaecen a escala de paisaje<\/strong><\/span> al analizar los objetos geogr\u00e1ficos (p. ej., mapas edafol\u00f3gicos<\/strong><\/span>).<\/p>\n No me cabe la menor duda de que otras estructuras que acaecen en el suelo, como, por ejemplo, los termiteros y hormigueros, ofrecer\u00edan lecciones dignas de aprender por los urbanistas, citando tan solo un ejemplo.<\/p>\n \u00bfPor qu\u00e9 no nos animamos a llevar a cabo indagaciones sobre edafoinspiraci\u00f3n?<\/strong>.<\/span> Se trata de conocer la edafolog\u00eda y leer las necesidades de otras disciplinas, lo cual puede dar un poco de pereza, aunque evidentemente resulta imprescindible.<\/p>\n Juan Jos\u00e9 Ib\u00e1\u00f1ez<\/strong><\/span><\/p>\n Contin\u00faa\u2026\u2026..<\/em><\/span><\/p>\n <\/p>\n por Science China Press<\/a><\/p>\n Figura omitida<\/strong>: a) Ilustraci\u00f3n esquem\u00e1tica de los procesos de fabricaci\u00f3n de los carbonos y las <\/em>ventajas de este m\u00e9todo; b) las isotermas de adsorci\u00f3n\/desorci\u00f3n de nitr\u00f3geno y c) las curvas de distribuci\u00f3n del tama\u00f1o de los poros correspondientes<\/strong><\/em>; d) isotermas de adsorci\u00f3n\/desorci\u00f3n de nitr\u00f3geno de los carbonos obtenidos a partir de otros precursores moleculares. Cr\u00e9dito: Science China Press<\/em><\/p>\n Los supercondensadores h\u00edbridos de iones Zn (ZHSC)<\/strong> con la integraci\u00f3n de un \u00e1nodo de tipo bater\u00eda y un c\u00e1todo de tipo condensador han recibido una atenci\u00f3n intensa debido a su densidad de energ\u00eda relativamente alta. Los carbonos porosos (PC) son<\/strong> materiales cat\u00f3dicos prometedores debido a su abundancia de tierra, respeto al medio ambiente y estabilidad estructural.<\/p>\n Sin embargo, los electrodos de <\/strong>carb\u00f3n<\/strong><\/a> activado tradicionalmente comerciales muestran una capacidad de almacenamiento indeseable debido a su estructura <\/strong>de poros<\/strong><\/a> unitarios y sitios activos insuficientes<\/strong>. La limitada contribuci\u00f3n capacitiva del c\u00e1todo de carb\u00f3n activado es dif\u00edcil de igualar con la alta capacidad y cin\u00e9tica del \u00e1nodo Zn. Por lo tanto, el cuello de botella es <\/strong>dise\u00f1ar y construir c\u00e1todos de PC avanzados para ZHSC de alto rendimiento<\/strong>.<\/p>\n La ingenier\u00eda de poros<\/strong>, el dise\u00f1o nanoestructurado<\/strong> y el dopaje de hetero\u00e1tomos son estrategias eficientes para mejorar las actividades electroqu\u00edmicas de las PC. Sin embargo, los procesos de fabricaci\u00f3n se basan generalmente en la carbonizaci\u00f3n indirecta de precursores con demanda de activaciones y plantillas.<\/p>\n El uso extensivo de agentes de activaci\u00f3n y plantillas conduce a procedimientos de preparaci\u00f3n complicados, procesos de lavado lentos y peligrosos, que no logran equilibrar los problemas ambientales y sus propiedades electroqu\u00edmicas espec\u00edficas. Adem\u00e1s, la mayor\u00eda de los PC dopados con hetero\u00e1tomos se obtienen procedimientos de regulaci\u00f3n incontrolables y distribuci\u00f3n arbitraria de hetero\u00e1tomos, lo que lleva a dificultades para comprender la relaci\u00f3n de la configuraci\u00f3n espec\u00edfica de hetero\u00e1tomos y la capacidad de almacenamiento de iones Zn.<\/p>\n a, b) Curvas TGA de diferentes precursores moleculares; c) las curvas de adsorci\u00f3n\/desorci\u00f3n de nitr\u00f3geno y la curva de distribuci\u00f3n del tama\u00f1o de los poros<\/strong> de los carbonos obtenidos en una alta relaci\u00f3n de adici\u00f3n de las unidades ramificadas; d) ilustraci\u00f3n esquem\u00e1tica del mecanismo de formaci\u00f3n de poros. Cr\u00e9dito: Science China Press<\/em><\/p>\n Por lo tanto, es urgente dise\u00f1ar una estrategia sostenible y controlable para dise\u00f1ar carbonos con propiedades estructurales y de composici\u00f3n espec\u00edficas hacia las ZHSC.<\/p>\n Un estudio reciente realizado por el Prof. Chuan Wu y el Prof. Ying Bai (Instituto de Tecnolog\u00eda de Beijing) propuso una nueva estrategia de fabricaci\u00f3n de materiales basada en la ingenier\u00eda molecular<\/a> de que el carbono altamente poroso con estructura de poros multiescala <\/strong>y <\/strong>dopaje de hetero\u00e1tomos m\u00faltiples puede fabricarse de manera efectiva sin ning\u00fan fabricante de poros (plantillas o agentes de activaci\u00f3n).<\/strong><\/p>\n Este estudio mostr\u00f3 que la construcci\u00f3n de hipermol\u00e9culas ricas en hetero\u00e1tomos m\u00faltiples altamente activas con cadenas principales moleculares ricas en N \/ P y unidades ramificadas ricas en N puede realizar IN SITU PC dopadas con micro \/ mesoporos (N \/ P \/ O-P) con SSA grande de m\u00e1s de 2000 m2<\/sup> g-1<\/sup>.<\/p>\n Tal estrategia es general para el dise\u00f1o de carbono altamente poroso, como lo demuestra la alta superficie espec\u00edfica resultante de PC variadas obtenidas con la misma estrategia. De acuerdo con las curvas TG y la informaci\u00f3n de la estructura de poros de los carbonos obtenida bajo una alta relaci\u00f3n de adici\u00f3n de las unidades ramificadas, el grado de reticulaci\u00f3n mejorado condujo a una menor porosidad de los carbonos, lo que demuestra la importancia de la estructura racional de reticulaci\u00f3n de los precursores<\/strong>.<\/p>\n Combinado con la estructura de los poros bajo diferentes temperaturas de carbonizaci\u00f3n, se obtuvo el posible mecanismo de formaci\u00f3n de poros. Una temperatura relativamente alta combinada con una hipermol\u00e9cula de alta actividad contribuye a suficiente energ\u00eda de autoactivaci\u00f3n para la autoabscisi\u00f3n de los hetero\u00e1tomos activos y la autoeliminaci\u00f3n de \u00e1tomos de carbono cerrados por hetero\u00e1tomos inestables del esqueleto de carbono, generando vacantes masivas o micro \/ mesoporos.<\/em><\/p>\n Si bien la baja energ\u00eda de autoactivaci\u00f3n (baja temperatura) y el alto grado de reticulaci\u00f3n dan como resultado estructuras de poros poco desarrolladas, los abundantes gases de soplado pueden inducir grandes grietas o canales de poros dentro de la matriz de carbono. En consecuencia, estas caracter\u00edsticas estructurales \/ compositivas activas dotan a los c\u00e1todos \u00f3ptimos con capacidades de almacenamiento sobresalientes de 139.2 a 0.5 A g-1<\/sup>, rendimiento de alta velocidad (88,9 mAh g-1<\/sup> y 20 A g-1<\/sup>), densidades superiores de energ\u00eda\/potencia y estabilidad de ciclo largo (casi sin degradaci\u00f3n de la capacidad durante 10000 ciclos a 5 A g-1<\/sup>) para los ZHSC acuosos. El c\u00e1lculo te\u00f3rico confirma los efectos sin\u00e9rgicos del dopaje de \u00e1tomos m\u00faltiples en la mejora de la conductividad electr\u00f3nica y la reducci\u00f3n de la barrera energ\u00e9tica entre el ion Zn y el carbono, promoviendo la capacidad de adsorci\u00f3n de iones Zn.<\/p>\n \u00abEstos hallazgos arrojan nueva luz sobre la fabricaci\u00f3n directa de HD-HPC superiores para el almacenamiento de energ\u00eda electroqu\u00edmica\u00bb, dijo el profesor Chuan Wu, \u00abCreemos que tal estrategia puede ampliarse para dise\u00f1ar materiales de carbono para diferentes aplicaciones que no est\u00e1n limitadas por ZHSC<\/strong>\u00ab.<\/p>\n La investigaci\u00f3n fue publicada en Science China Materials<\/em>.<\/p>\n Explora m\u00e1s a fondo<\/strong><\/p>\n Adaptaci\u00f3n de defectos en un \u00e1nodo de carbono duro para mejorar el rendimiento de almacenamiento de Na<\/a><\/p>\n M\u00e1s informaci\u00f3n:<\/strong> Mingquan Liu et al, Ingenier\u00eda molecular hacia el desarrollo sostenible de carbonos porosos jer\u00e1rquicos dopados m\u00faltiples para el almacenamiento superior de iones de zinc, Science China Materials<\/em> (2022). DOI: 10.1007\/s40843-022-2176-6<\/a><\/p>\n Operado por Science China Press<\/a> <\/p>\n Propiedades de la Materia: Composici\u00f3n, Tama\u00f1o, Abundancia, Forma y Superficie<\/a><\/p>\n Geometr\u00eda fractal en la ciencia del suelo<\/a><\/p>\n Poros del Suelo: Tama\u00f1os y Funciones<\/a><\/p>\n Medios Poros Heterog\u00e9neos. \u00bfCu\u00e1nto puede medir y qu\u00e9 volumen albergar un gramo de carbono particulado poroso? (consideraciones sobre la estructura del suelo)<\/a><\/p>\n Tama\u00f1o de las Part\u00edculas, Poros y Contaminantes del Suelos<\/a><\/p>\n Clasificaci\u00f3n de los Organismos del Suelo por Tama\u00f1os<\/a><\/p>\n Emulando los Dise\u00f1os de la Naturaleza: Agregados del Suelo y Cat\u00e1lisis Industrial<\/a><\/p>\n El aroma del suelo y sus razones ecol\u00f3gicas: Nuevos descubrimientos<\/a><\/p>\n Estructura del suelo y flujo de agua: part\u00edculas, agregados, rugosidad<\/a><\/p>\n Mapas de traficabilidad de Suelos: Mec\u00e1nica de Suelos y Nuevas Tecnolog\u00edas<\/a><\/p>\n Un Nuevo Concepto de Suelo \u00bfRespaldado por las Ciencias F\u00edsicas y la Nanotecnolog\u00eda?<\/a><\/p>\n Tipos de suelos, biodiversidad del suelo y respuesta a las perturbaciones<\/a><\/p>\n El Aire del Suelo: La Atm\u00f3sfera del Sistema Ed\u00e1fico<\/a><\/p>\n Grietas del Suelo, Actividad biol\u00f3gica, Pedregosidad y Circulaci\u00f3n del Agua: Los problemas de la F\u00edsica del Suelo<\/a><\/p>\n EL AGUA DEL SUELO 3: Agua de Infiltraci\u00f3n, Agua Gravitacional y Agua Retenida<\/a><\/p>\n Aplicaci\u00f3n de la teor\u00eda de Los sistemas jer\u00e1rquicos: la edafosfera<\/a><\/p>\n Taxonom\u00eda de Suelos y los Espectros Multifractales<\/a><\/p>\n Ley De la Geograf\u00eda y el An\u00e1lisis Geoespacial: Las Distribuciones de Cola Larga<\/a><\/p>\n Todo lo que no sabemos del Biochar y ni tan siquiera nos hemos planteado (Una conjetura acerca de su origen y funci\u00f3n)<\/a><\/p>\n \u00bfCuanto Mide un Metro Cuadrado de Suelo?<\/a><\/p>\n Textura del Paisaje y Lagunaridad (Lacunarity)<\/a><\/p>\n Estructura del suelo y flujo de agua: part\u00edculas, agregados, rugosidad<\/a><\/p>\nCarbonos porosos jer\u00e1rquicos dopados m\u00faltiples para un almacenamiento superior de iones de zinc<\/strong><\/a> <\/h2>\n
Post previos relacionados con el tema.<\/strong><\/span><\/h2>\n