前沿科技動(dòng)態(tài)

美國科羅拉多大學(xué)博爾德分校創(chuàng)造出γ-石墨炔材料

據(jù)PHYS網(wǎng)2022年5月21日消息，美國科羅拉多大學(xué)博爾德分校的研究人員創(chuàng)造出一種石墨炔（graphyne）材料，這是一種可以與石墨烯的導(dǎo)電性相媲美但可控的材料。研究人員通過炔基取代苯單體的可逆動(dòng)態(tài)炔烴易位合成了周期性的sp-sp2雜化碳同素異形體γ-石墨炔（γ-graphyne），同時(shí)使用兩種不同的六烷基取代苯作為共聚單體來生成晶體γ-石墨炔，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)控制之間的平衡。研究人員將繼續(xù)探索這種新型材料的電子傳導(dǎo)、機(jī)械和光學(xué)特性。相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然·合成》（Nature Synthesis）期刊上。（李維科）

(圖片來源：Phys.org)

中德研究人員開發(fā)出木質(zhì)泡沫以保持建筑物涼爽

據(jù)美國化學(xué)會(huì)網(wǎng)站2022年5月17日消息，中國南京林業(yè)大學(xué)和德國哥廷根大學(xué)（University of G?ttingen）的研究人員開發(fā)出一種由木基纖維素納米晶體制成的輕質(zhì)泡沫，該材料可以反射陽光、散發(fā)吸收的熱量并且具備隔熱性能。研究人員將纖維素納米晶體與硅烷橋（silane bridge）連接在一起，然后在真空下冷凍和干燥材料，使得納米晶體垂直排列，形成一種白色的輕質(zhì)泡沫。計(jì)算結(jié)果表明，將該材料放置在建筑物的屋頂和外墻上可以平均減少35.4%的冷卻能源需求。相關(guān)研究成果發(fā)表在《納米快報(bào)》（Nano Letters）上。（李維科）

(圖片來源：美國化學(xué)會(huì)網(wǎng)站)

美國研究人員開發(fā)出“物理智能”軟體機(jī)器人

據(jù)TechXplore網(wǎng)2022年5月23日消息，美國北卡羅來納州立大學(xué)和賓夕法尼亞大學(xué)的研究人員開發(fā)出能夠在迷宮等復(fù)雜環(huán)境中，通過“物理智能”（physical intelligence）自主導(dǎo)航而無需人類干預(yù)的軟體機(jī)器人。該機(jī)器人由液晶彈性體制成，呈扭曲帶狀，當(dāng)其所在表面溫度高于氣溫時(shí)，機(jī)器人接觸表面的部分會(huì)收縮，而暴露在空氣中的部分不會(huì)收縮，使得機(jī)器人可以在表面滾動(dòng)。當(dāng)機(jī)器人遇到物體時(shí)，機(jī)器人會(huì)稍微旋轉(zhuǎn)以繞過障礙物，或從中央位置“折斷”以釋放存儲(chǔ)的變形能量使其越過障礙物。相關(guān)研究成果發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》上。（李維科）

(圖片來源：TechXplore)

加拿大研究人員利用復(fù)合材料4D打印技術(shù)為無人機(jī)開發(fā)新的柔性機(jī)翼

據(jù)康考迪亞大學(xué)網(wǎng)站2022年5月10日消息，加拿大康考迪亞大學(xué)（Concordia University）的研究人員使用復(fù)合材料4D打印技術(shù)制造可變彎度的自適應(yīng)機(jī)翼結(jié)構(gòu)（ACTE）。研究人員采用由樹脂固定的細(xì)絲材料，經(jīng)由4D復(fù)合打印機(jī)將其展開成超薄層，再將這些層壓在一起并在180℃的烘箱中固化后冷卻至0℃，形成堅(jiān)硬但不易碎的材料。該材料可用于制造一種附在主翼體上但可以彎曲達(dá)到20度的襟翼，以替換常用的鉸接式襟翼，可使無人機(jī)機(jī)翼制造成本更低、飛行效率更高。相關(guān)研究成果發(fā)表在《復(fù)合結(jié)構(gòu)》（Composite Structures）期刊上。（李維科）

(圖片來源：康考迪亞大學(xué)網(wǎng)站)

美國研究人員利用電磁拓?fù)浣^緣體使5G頻譜帶寬翻倍

據(jù)TechXplore網(wǎng)2022年5月11日消息，美國圣路易斯華盛頓大學(xué)、哥倫比亞大學(xué)和紐約城市大學(xué)首次在集成芯片上使用電磁拓?fù)浣^緣體，使5G頻譜帶寬翻倍。拓?fù)浣^緣體是一種獨(dú)特的物質(zhì)狀態(tài)，表面導(dǎo)電但整體不導(dǎo)電，可用于一系列技術(shù)，包括無線通信、雷達(dá)和量子信息處理。拓?fù)浣^緣體的非互易性確保了電磁波的單向傳播，可用于全雙工通信——這是一種允許以有效方式同時(shí)使用相同頻率傳輸和接收數(shù)據(jù)的方法，從而使頻譜容量增加一倍。該研究有望用于新興5G無線應(yīng)用，如多天線全雙工無線通信和多天線脈沖雷達(dá)。（翟麗影）

(圖片來源：TechXplore)

美國佐治亞理工學(xué)院開發(fā)出新的電調(diào)光子超表面平臺(tái)

據(jù)PHYS網(wǎng)2022年5月16日消息，美國佐治亞理工學(xué)院研究人員開發(fā)出一種新的電調(diào)光子超表面平臺(tái)。超表面具有特殊的光學(xué)特性，可使光學(xué)系統(tǒng)變得輕薄。然而，傳統(tǒng)的超表面都是無源的，這意味著其性能在制造后無法改變或調(diào)整。美國佐治亞理工學(xué)院的研究人員通過局部加熱一種名為特殊相變材料（PCM）的納米光子材料，從而改變PCM光學(xué)特性，開發(fā)出新型電調(diào)光子超表面平臺(tái)。經(jīng)測試，該平臺(tái)具有大范圍的光譜調(diào)諧操作性能以及更快的調(diào)諧速度。預(yù)計(jì)該技術(shù)將對激光雷達(dá)系統(tǒng)、成像、光譜學(xué)和傳感等相關(guān)技術(shù)及應(yīng)用產(chǎn)生直接影響（翟麗影）

(圖片來源： Phys.org)

全球首艘零排放“無人”集裝箱船正式投入運(yùn)營

據(jù)Safety4Sea網(wǎng)2022年5月3日消息，歐洲船企聯(lián)手打造的全球首艘零排放“無人”集裝箱船“Yara Birkeland”號將正式投入運(yùn)營，意味著航運(yùn)業(yè)即將進(jìn)入“無人船”時(shí)代。該船長80米，寬15米，能夠裝載120個(gè)20英尺標(biāo)準(zhǔn)集裝箱，最大航速13節(jié)，由挪威雅苒國際和挪威康士伯海事合作研發(fā)，采用了多種先進(jìn)技術(shù)，包括遠(yuǎn)程控制和無人自動(dòng)運(yùn)營所需的傳感器，以及電力推進(jìn)、電池和控制系統(tǒng)。據(jù)報(bào)道，“Yara Birkeland”號將部署在挪威南部港口之間的航線上，初期每周將航行兩次。（宗山雨）

(圖片來源：雅苒國際集團(tuán)官網(wǎng))

英國正在研發(fā)水面水下兩用型無人系統(tǒng)樣機(jī)

據(jù)英國簡氏防務(wù)周刊2022年5月12日消息，英國皇家海軍正在與國防部防務(wù)設(shè)備和支持（DE&S）未來能力小組（FCG）合作研發(fā)一艘水面水下兩用自主無人系統(tǒng)樣機(jī)。該樣機(jī)配備后勤、偵察、無人系統(tǒng)等載荷，可按需潛入海底。英國海軍未透露參研公司名稱及具體項(xiàng)目名稱。據(jù)報(bào)道，該項(xiàng)目是未來能力小組“快速敏捷原型設(shè)計(jì)，為作戰(zhàn)而擴(kuò)展”（RAPSO）商業(yè)模式例子之一，該模式涉及開發(fā)技術(shù)成熟度較低的能力，或?qū)⑸虡I(yè)技術(shù)引用于軍用樣機(jī)中，一旦成功即可快速開發(fā)和擴(kuò)展。（宗山雨）

(圖片來源：UK Defence News)

美國Form Energy公司開發(fā)出成本低、可長時(shí)儲(chǔ)能的鐵空氣電池

據(jù)BNEF2022年5月10日消息，美國Form Energy公司正在利用可逆生銹原理制造鐵空氣電池。該電池充電時(shí)，電流將鐵銹轉(zhuǎn)化為金屬鐵，電池釋放氧氣；放電時(shí)，電池從空氣中吸收氧氣并將鐵金屬轉(zhuǎn)化為鐵銹。該電池的單個(gè)電池模塊約為一臺(tái)洗衣機(jī)大小，一個(gè)大電池單元包含10至20組電芯，每組電芯都有鐵電極、液體電解質(zhì)和空氣電極，這些電池還可以組合成一個(gè)更大的儲(chǔ)能系統(tǒng)。Form Energy表示，如果成規(guī)模，鐵空氣電池的儲(chǔ)電成本將不到鋰離子電池的十分之一，同時(shí)該電池原料豐富且易回收利用。此外，由于該電池被設(shè)計(jì)成會(huì)緩慢釋放能量，因此適合于電網(wǎng)規(guī)模的儲(chǔ)能。（張宇麒）

(圖片來源：Form Energy)

俄羅斯建成“雅庫特”號破冰船首座動(dòng)力堆

據(jù)Rosatom網(wǎng)2022年5月17日消息，俄羅斯22220型核動(dòng)力破冰船“雅庫特”號的第一座RITM-200反應(yīng)堆已經(jīng)制造完成。RITM-200是俄羅斯最新型破冰船動(dòng)力堆，重147.5噸，高7.3米，直徑3.3米。該反應(yīng)堆的主要優(yōu)勢是體積小且造價(jià)低。相對于以前使用的破冰船動(dòng)力堆KLT，RITM-200重量輕一半，體積小一半，功率增加2.5萬千瓦。22220型破冰船是當(dāng)前世界上最強(qiáng)大的核動(dòng)力破冰船，配備兩座RITM-200反應(yīng)堆，每座反應(yīng)堆熱功率17.5萬千瓦，電功率6萬千瓦。這種破冰船能夠在北極條件下為船隊(duì)護(hù)航，可以破3米厚的冰層。（張宇麒）

(圖片來源：Rosatom)

DARPA計(jì)劃啟動(dòng)MoHAWC高超聲速吸氣式武器技術(shù)項(xiàng)目

據(jù)c4isrnet網(wǎng)站2022年5月9日消息，DARPA將基于正在研發(fā)的“高超聲速吸氣式武器概念”（HAWC）項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，啟動(dòng)后續(xù)MoHAWC項(xiàng)目，并計(jì)劃開展4次超燃沖壓巡航導(dǎo)彈飛行驗(yàn)證。DARPA在2023財(cái)年為MoHAWC項(xiàng)目申請了6000萬美元，并將由洛馬和雷神公司對超燃動(dòng)力驗(yàn)證彈開展飛行試驗(yàn)。DARPA表示，MoHAWC項(xiàng)目的發(fā)展將為美軍正在研發(fā)的“高超聲速攻擊巡航導(dǎo)彈”（HACM）等相關(guān)項(xiàng)目奠定技術(shù)基礎(chǔ)。（張嘉毅）

(圖片來源：c4isrnet.com)

日本科學(xué)家開發(fā)出改造昆蟲基因組的CRISPR方法

據(jù)eurekalert網(wǎng)2022年5月18日消息，日本京都大學(xué)的科學(xué)家開發(fā)出一種CRISPR-Cas9方法“直接親本”CRISPR（DIPA-CRISPR）。研究人員將準(zhǔn)化Cas9核糖核蛋白和單鏈向?qū)NA兩種基因編輯材料注射到雌性蟑螂成蟲的體內(nèi)，影響其中正在發(fā)育的卵細(xì)胞，引入可遺傳的突變，且無需額外定制Cas蛋白。該基因編輯方法對德國小蠊的成功率高達(dá)22%，對另一種與蟑螂親緣關(guān)系較遠(yuǎn)的昆蟲赤擬谷盜的基因編輯效率甚至可以超過50%，表明DIPA-CRISPR技術(shù)有廣泛應(yīng)用的潛力。該方法適用于 90%以上的昆蟲物種，或能在其他節(jié)肢動(dòng)物中實(shí)現(xiàn)基因組編輯，包括螨蟲和蜱等農(nóng)業(yè)和醫(yī)療害蟲，以及蝦和蟹等重要漁業(yè)資源。相關(guān)研究成果發(fā)表于Cell Reports Methods期刊。（張芮晴）

(圖片來源：Eurek Alert)

DARPA利用兩顆衛(wèi)星演示近地軌道衛(wèi)星間激光通信技術(shù)

據(jù)satellitetoday網(wǎng)站2022年5月17日消息，DARPA利用于2021年部署的一對小型衛(wèi)星“曼德拉2號”開展在軌試驗(yàn)，成功建立一條光學(xué)鏈路，在100千米距離內(nèi)傳輸、接收了超過200吉比特的數(shù)據(jù)。此次演示驗(yàn)證了利用商業(yè)可用衛(wèi)星總線和激光終端建立網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的可行性。美太空發(fā)展局局長圖爾內(nèi)爾表示，將于2024年發(fā)射具備光學(xué)激光通信能力的“傳輸層”1期衛(wèi)星，可在衛(wèi)星與衛(wèi)星之間、衛(wèi)星與地面間、衛(wèi)星與機(jī)載平臺(tái)間通信。（張嘉毅）

(圖片來源：satellitetoday.com）

美國科學(xué)家開發(fā)用于個(gè)性化醫(yī)療的先進(jìn)器官芯片系統(tǒng)

據(jù)medgadget網(wǎng)2022年5月11日消息，美國哥倫比亞大學(xué)工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院的研究人員開發(fā)出用于個(gè)性化醫(yī)療的先進(jìn)器官芯片系統(tǒng)。該芯片有顯微鏡載玻片大小，包含骨骼、皮膚、心臟和肝臟組織，可測試患者對癌癥療法是否耐受。該系統(tǒng)使用患者自身的組織模型，通過血管循環(huán)連接各個(gè)組織，保留維持其生物保真度所必需的組織生態(tài)位，從而模擬人體器官在體內(nèi)連接的方式。該技術(shù)代表了器官芯片系統(tǒng)的進(jìn)步，首次允許同時(shí)研究藥物干預(yù)對多個(gè)器官的影響。相關(guān)研究成果發(fā)表于Nature Biomedical Engineering期刊。（張芮晴）

(圖片來源：genengnews)

國際研究團(tuán)隊(duì)發(fā)布首個(gè)細(xì)胞生命全景圖譜

據(jù)PHYS網(wǎng)2022年5月4日消息，由中國華大研究院牽頭，來自16國80多位科學(xué)家共同合作的國際科學(xué)團(tuán)隊(duì)發(fā)布了首個(gè)細(xì)胞生命全景空間圖譜?？茖W(xué)家們使用空間分辨轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)Stereo-seq制作了小鼠、果蠅、斑馬魚和擬南芥植物的時(shí)空細(xì)胞圖譜。該技術(shù)是空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)技術(shù)的變革性突破，也是當(dāng)今生命科學(xué)領(lǐng)域最強(qiáng)大的技術(shù)，解決了以前難以識別生物組織內(nèi)單個(gè)細(xì)胞特征的問題。應(yīng)用該技術(shù)，科學(xué)家研究了不同發(fā)育階段生物體的細(xì)胞動(dòng)力學(xué)，為疾病治療、胚胎發(fā)育和衰老以及加深對生物進(jìn)化的理解提供了潛在的重要新信息。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表于Cell Developmental Cell期刊。（張芮晴）

(圖片來源：hatinco）

美國火箭實(shí)驗(yàn)室首次在軌道級發(fā)射中利用直升機(jī)回收一級火箭

據(jù)satnews網(wǎng)站2022年5月2日消息，美國火箭實(shí)驗(yàn)室公司在There and Back Again任務(wù)中，首次利用改裝直升機(jī)成功捕獲執(zhí)行軌道級發(fā)射任務(wù)的一級火箭?；鸺龑?shí)驗(yàn)室公司證實(shí)，在火箭發(fā)射后15分鐘后，該公司的西科斯基S-92直升機(jī)在太平洋上空成功抓捕了電子火箭的第一級。該公司表示，空中捕獲試驗(yàn)成功使“電子號”火箭成為了可重復(fù)使用火箭，有助于提高火箭的發(fā)射頻率，降低發(fā)射成本。（張嘉毅）

(圖片來源：autoevolution.com)