前沿掃描六則

磚頭“變身”超級(jí)電容

數(shù)千年來，燒結(jié)磚一直作為建筑材料，很少有其他用途。這種磚以黏土、頁巖、煤矸石或粉煤灰為原料，經(jīng)成型和高溫焙燒而制得，用于砌筑承重和非承重墻體，也就是人們最熟悉的紅磚。美國圣路易斯華盛頓大學(xué)研究人員，利用磚的多孔結(jié)構(gòu)，使用氣相沉積技術(shù)為整塊磚添加了一層名為PEDOT 的導(dǎo)電聚合物，讓人們最熟悉的傳統(tǒng)燒結(jié)磚“變身”超級(jí)電容，成為一種全新儲(chǔ)能單元。在此之前，將建筑材料用于供電的構(gòu)想多是“供電地磚”——即將特殊地磚應(yīng)用到踩踏量較大的交通地段，地磚可以將收集到的能量儲(chǔ)蓄到鋰電池中，用于街邊路燈的照明、音箱、人行道的警報(bào)器、標(biāo)牌以及廣告等領(lǐng)域。而能實(shí)現(xiàn)同樣功能的墻體建筑材料，應(yīng)用前景無疑將更為廣闊。

哈勃借穿越大氣層的光探索系外生命

美國國家航空航天局（NASA）的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡能夠?qū)⒃虑蜃鳛橐环N“鏡子”——利用穿過地球大氣層和從月球上反射的太陽光，分析我們星球的大氣層。根據(jù)NASA 的介紹與演示，這一手段的亮點(diǎn)在于：哈勃望遠(yuǎn)鏡并沒有直接去“看”地球，而是將月球作為“鏡子”去“看”。研究團(tuán)隊(duì)通過分析穿過我們地球大氣層的被月球表面反射的光的波長，就可以探測出地球大氣層中臭氧的存在。這一研究顯示了未來望遠(yuǎn)鏡測量系外行星大氣層的條件和潛力，系外行星的大氣層完全有可能含有天體生物學(xué)所感興趣的化學(xué)物質(zhì)，用以研究和尋找地外生命。目前，天文學(xué)家已經(jīng)開始啟用望遠(yuǎn)鏡來研究系外行星的大氣層，但這項(xiàng)工作的目標(biāo)通常是較容易分析的氣態(tài)巨行星，類似我們太陽系的木星。

俄“蛇眼視覺”相機(jī)能隔障礙識(shí)物

俄羅斯莫斯科國立電子技術(shù)學(xué)院國家技術(shù)倡議“感官科學(xué)”中心研發(fā)出一項(xiàng)基于異質(zhì)結(jié)構(gòu)的紅外光電探測器模塊（InGaAs）技術(shù)。使用該技術(shù)可以讓相機(jī)像蛇和蚊子一樣“看見”紅外線區(qū)域，因此被形象地稱為“蛇眼視覺”技術(shù)。研究人員表示，由于獵物與寒冷的背景形成鮮明對(duì)比，蛇、蚊子和魚這類動(dòng)物的眼睛可以讓它們在黑暗或寒冷的水域中成功捕獲獵物。該院“感官科學(xué)”中心研發(fā)的基于異質(zhì)結(jié)構(gòu)的紅外光電探測器模塊“蛇眼視覺”技術(shù)相機(jī)能夠在有霧、多塵的條件下，甚至隔著不透明的障礙物識(shí)別出物體。除夜視功能外，基于這種“蛇眼視覺”技術(shù)的相機(jī)還可以用于分析半導(dǎo)體和微電子產(chǎn)品中的缺陷，用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的光學(xué)非侵入相干斷層掃描中。

日本環(huán)保塑料袋可在海水中快速降解

降低塑料袋的使用頻率可幫助解決白色污染問題。但是日本人對(duì)塑料袋的使用似乎到了一種癡迷的程度，不論是一只香蕉，還是一個(gè)煮好的雞蛋，或是巧克力餅干，日本便利店都會(huì)將它們用塑料袋包好后，銷售給顧客。在全球每年使用的5400 億個(gè)塑料購物袋中，日本消費(fèi)者使用了大約300億個(gè)，是英國的17倍。近日，日本三菱化學(xué)和一家包裝材料制造商共同研發(fā)出了可在海水中降解的塑料袋。新產(chǎn)品是根據(jù)微生物分解土壤中垃圾的相同機(jī)理制造的，其材料是用甘蔗等植物性成分制成，很容易溶解在海水中。因海水中的微生物通常少于土壤，所以塑料袋在海水里需要約1年時(shí)間即可完全降解。預(yù)計(jì)該產(chǎn)品的價(jià)格將是傳統(tǒng)塑料袋的6 倍以上。

高效率工藝可使海水在30分鐘內(nèi)能飲用

獲得清潔、安全的飲用水是一個(gè)必要條件，但令人擔(dān)憂的是，世界上許多地方都沒有滿足這一要求。一項(xiàng)新研究使用了一種名為金屬有機(jī)框架（MOF）的材料來過濾海水中的污染物，每天可產(chǎn)生大量的淡水，同時(shí)使用的能源比其他方法少得多。MOF 是一種多孔性極強(qiáng)的材料，具有很高的表面積，這使其非常適合抓住分子和粒子。在這種情況下，該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種被稱為PSP-MIL-53 的新型MOF，并將其用于捕捉咸水和海水中的鹽和雜質(zhì)。當(dāng)該材料被放入水中時(shí)，它能選擇性地將離子從液體中抽出，并將其保留在表面。在30 分鐘內(nèi)，MOF 能夠?qū)⑺械娜芙庑钥偣腆w（TDS）從2233ppm 降至500ppm 以下。這遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界衛(wèi)生組織建議的600ppm 的安全飲用水閾值。

德美研發(fā)快速自修復(fù)生物材料

自修復(fù)材料是一類結(jié)構(gòu)上具有自愈合能力的智能材料。近日，德國馬克斯·普朗克智能系統(tǒng)研究所和美國賓夕法尼亞州立大學(xué)的科學(xué)家合作研發(fā)了一種高強(qiáng)度合成蛋白，可以在很短的時(shí)間內(nèi)自我修復(fù)微觀和宏觀的機(jī)械損傷，完全恢復(fù)其結(jié)構(gòu)和性能，并且具有可編程的愈合特性。研究人員稱，他們改變了章魚觸手蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，以便將材料的自我修復(fù)能力發(fā)揮到極致。在自然界中，自我修復(fù)需要很長時(shí)間。現(xiàn)在，他們將修復(fù)過程縮短到1 秒鐘。這種愈合性能為生物啟發(fā)性材料設(shè)計(jì)提供了新的機(jī)會(huì)，并解決了目前用于軟體機(jī)器人和個(gè)人防護(hù)設(shè)備的自修復(fù)材料的局限性。