研究人员用创新型吸水鳍片从空气中收集饮用水

研究人员用创新型吸水鳍片从空气中收集饮用水 一个简单、紧凑的系统首先收集空气中的水分（左），然后在加热时释放被截留的液体（右），从而获得饮用水。图片来源：Xiangyu Li 编辑清洁、安全的水是一种有限的资源，能否获得取决于当地的水体。但即使是干旱地区，空气中也会有一些水蒸气。为了收集少量湿气，《ACS 能源快报》（ACS Energy Letters）上的研究人员开发出了一种紧凑型装置，这种装置带有吸附涂层翅片，可以先吸附湿气，然后在加热时产生饮用水。他们表示，这种原型设备有助于满足日益增长的用水需求，尤其是在干旱地区。地球大气中蕴藏着数万亿升淡水蒸气，但要收集这种无色、透明、稀薄的气体却很困难。以前，研究人员开发了一些系统来捕捉露水或雾，将液体汇集到容器中。但在露水不多的干燥地区，温度响应水凝胶、金属有机框架或沸石（结晶铝硅酸盐）等特殊材料可能有助于从空气中吸附少量水分，并在加热时释放水分。然而，要使这些吸水剂在实际应用中切实可行，就需要将它们整合到带有废热源的紧凑型便携设备中，例如在高温下运行的应用或作为副产品释放热量的系统。因此，李翔宇、Bachir El Fil 及其同事开发出了一种符合这些规格的湿度收集器。研究人员设计了吸水"翅片"，将铜片夹在涂有市售沸石的铜泡沫之间。作者说，与以往侧重于材料开发的研究相比，吸附床与材料特性的共同设计造就了薄吸附翅片，这种翅片结构紧凑，能快速收集水。为了进行概念验证，他们制作了一种装置，将 10 片小型吸附翅片并排放置在铜底板上，间距约为 2 毫米，这样的间距可以最大限度地从相对湿度为 10% 的沙漠空气中捕获水分。在一小时内，吸附翅片达到饱和，然后在底座温度达到华氏 363 度时释放出捕获的水分。根据 24 个收集-释放周期的推断，研究小组计算出，在相对湿度为 30% 的空气中，鳍片上 1 升的吸水涂层每天可产生多达 1.3 升的饮用水，这个体积是之前开发的设备的 2 到 5 倍。这项工作为每天多次从干燥空气中快速捕获水分和集水提供了关键机会。研究人员说，随着进一步的开发，该系统可以集成到产生废热的现有基础设施中，如建筑物或运输车辆，为干旱地区提供一种具有成本效益的饮用水生产方式。编译自/scitechdaily ... PC版： 手机版：

新发现：虎甲虫利用拟态战胜拥有超声波探测能力的蝙蝠

新发现：虎甲虫利用拟态战胜拥有超声波探测能力的蝙蝠 访问：NordVPN 立减 75% + 外加 3 个月时长 另有NordPass密码管理器 虎甲虫独特的防御机制但是，虎甲虫却更进一步。当听到附近有蝙蝠时，它们会用自己的超声波信号做出反应，而在过去的 30 年里，没有人知道这是为什么。一项新研究的第一作者哈兰-高夫说："这对人类来说是一个非常陌生的想法：这些动物在夜间飞来飞去，试图在完全黑暗的环境中捕捉对方，用声音作为它们交流的方式，"这项新研究最终解开了这个谜团。他在佛罗里达自然历史博物馆做博士研究时推断，虎甲虫发出声音一定有很大好处，因为这也有助于蝙蝠找到它们。据科学家所知，虎甲虫是唯一一类似乎会对蝙蝠的捕食产生超声波的甲虫。不过，据估计有20% 的蛾类具有这种能力，这为了解其他昆虫的行为提供了有益的参考。"高夫说："这是一项非常有趣的研究，因为我们可以一层一层地剥开这个故事。许多在夜间活动的虎甲虫会发出高亢的超声波警告信号来驱赶蝙蝠。资料来源：Harlan Gough研究方法与观察研究人员首先证实，虎甲虫会在蝙蝠捕食时产生超声波。蝙蝠在夜空中飞行时，会周期性地发出超声波脉冲，从而捕捉到周围的环境。当蝙蝠找到潜在的猎物时，它们就会开始更频繁地发出声波，从而锁定目标。这也产生了一种独特的蝙蝠回声定位攻击序列，研究人员将其播放给虎甲虫听，看看它们会如何反应。甲虫飞行时，它的硬壳会张开，露出两片能产生升力的后翅。以前覆盖在翅膀上的鞘翅具有保护作用，对飞行没有帮助，这些后翅通常是竖起来不碍事的。研究人员在亚利桑那州南部的沙漠中度过了两个夏天，收集了 20种不同的虎甲虫进行研究。其中，有七种虎甲虫对蝙蝠的攻击序列做出了反应，它们向背部轻微摆动后翅。这使得跳动的后翅撞击到后缘，就像两对翅膀在鼓掌一样。在人耳中，这听起来像是微弱的嗡嗡声，但蝙蝠会接收到较高的频率，听到甲虫响亮而清晰的声音。昆虫对蝙蝠回声定位的反应"对蝙蝠的回声定位做出反应的能力远没有听到回声定位那么常见，"高夫说。"大多数蛾子并不是通过嘴巴来歌唱这些声音的，就像我们认为蝙蝠是通过嘴巴和鼻子进行回声定位一样。例如，虎蛾使用身体侧面的特殊结构，所以你需要这种结构来发出超声波，也需要耳朵来听到蝙蝠的声音。"虎甲虫会用超声波来回应蝙蝠的攻击声，但这是为什么呢？一些飞蛾可以通过近距离快速连续发出几声咔嗒声来干扰蝙蝠的声纳。不过，研究人员很快就排除了虎甲虫的这种可能性，因为它们产生的超声波过于简单，不可能达到这种效果。相反，他们怀疑会产生苯甲醛和氰化氢等防御性化学物质的虎甲虫在利用超声波警告蝙蝠它们是有害的就像许多飞蛾一样。"这些防御性化合物已被证明可以有效地对付一些昆虫捕食者，"高夫说。"有些虎甲虫当你把它们拿在手上时，实际上可以闻到它们产生的一些化合物的气味。"检验化学防御理论他们给大棕蝠喂食了 94 只虎甲虫来验证他们的理论，大棕蝠吃各种各样的昆虫，但对甲虫有强烈的偏好。出乎他们意料的是，90 只甲虫被完全吃掉，两只只被部分吃掉，只有两只被拒绝，这表明甲虫的防御性化学物质对大棕蝠几乎没有什么劝阻作用。据博物馆麦奎尔鳞翅目和生物多样性中心主任 Akito Kawahara 称，这是科学家第一次测试虎甲虫是否真的对蝙蝠有害。川原说："即使你确定了一种化学物质，也并不意味着它能抵御特定的捕食者。在与捕食者进行实验之前，你实际上并不知道。"模仿是一种生存策略原来，虎甲虫不会用超声波来警告蝙蝠它们的毒性。但还有最后一种可能。有些飞蛾即使是美味的，也会发出反蝙蝠的超声波。科学家认为，这些飞蛾是在模仿真正有害的飞蛾物种的超声波信号来欺骗蝙蝠。虎甲虫会不会也在做类似的事情呢？研究人员将早些时候收集到的虎甲虫超声波记录与数据库中已有的虎蛾记录进行了比较。在对超声波信号进行分析后，他们发现了一个明显的重叠，也找到了问题的答案。虎甲虫对蝙蝠没有化学防御能力，它们会产生超声波来模仿虎蛾，而虎蛾对蝙蝠是有害的。但这种行为仅限于夜间飞行的虎甲虫。在 2000 多种虎甲虫中，有些只在白天活动，利用视觉追逐和捕食较小的昆虫，没有蝙蝠捕食的选择性压力。研究人员在研究中发现的 12 种昼伏夜出的虎甲虫就证明了这一点。"如果你让一只晚上睡觉的虎甲虫对着它播放蝙蝠回声定位，它根本不会做出任何反应，"高夫说。"它们似乎很快就能失去害怕蝙蝠回声定位的能力。"生态影响和关注研究人员怀疑，鉴于对夜空声学研究的不足，可能还有更多未被发现的超声波拟态例子。川原说："我认为这在全世界都在发生。我们和我的同事杰西-巴伯（Jesse Barber）一起研究这个问题已经很多年了。我们认为这不仅仅是虎甲虫和飞蛾的问题。它似乎发生在各种不同的夜行性昆虫身上，我们之所以不知道，只是因为我们没有用这种方式进行过测试。"这些微妙的生态互动也有可能很快遭到破坏。声学拟态需要一个安静的环境才能发挥作用，但人类的影响，如噪音和光污染，已经在改变夜空的外观和声音。川原说："如果我们想了解这些过程，我们现在就需要做。在我们的后院里，正在发生着我们看不到的奇妙过程。但是，如果让我们的世界变得更响亮、更明亮，并改变温度，这些平衡就会被打破。"作者在《 生物学通讯》（ Biology Letters）杂志上发表了他们的研究报告 。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

突破性研究揭示星形沙丘的年龄和快速形成过程 为了解地球的地质历史提供线索

突破性研究揭示星形沙丘的年龄和快速形成过程 为了解地球的地质历史提供线索 摩洛哥 Erg Chebbi 的 Lala Lallia 星沙丘。资料来源：C. 布里斯托教授星形沙丘是一种巨大的沙丘，其名称源于从中心山峰伸展开来的手臂。从高空俯瞰，这些沙丘就像星星一样，广泛分布于现代沙漠中，包括非洲、阿拉伯、中国和北美洲的沙海。研究显示，摩洛哥沙丘底部最古老的部分已有 1.3 万年的历史。然而，沙丘是在过去一千年中迅速形成的，这一发现令科学家们大吃一惊，因为他们一直认为大型沙丘的历史要久远得多。星形沙丘被认为是地球上最高的沙丘，中国巴丹吉林沙漠中的一座高达 300 米在太阳系的其他地方，火星和土星的卫星土卫六上也发现了星沙丘。尽管星形沙丘在今天很常见，但在地质记录中几乎从未发现过。它们的缺席让科学家们感到困惑，因为过去的沙漠是地球历史的常见组成部分，保存在地下深处的岩石中。来自Google地球 2023 Maxar Technologies 的 Lala Lallia 中国巴丹吉林沙漠卫星图像，沙丘峰顶用虚线标出，GPR 剖面用实线标出，编号圆圈表示取样位置。资料来源：《科学报告》，DOI: 10.1038/s41598-024-53485-3这项发表在《科学报告》杂志上的新研究将摩洛哥东南部一个名为"Lala Lallia"（在柏柏尔语中意为"最高圣点"）的星形沙丘的地基年代定为距今约 1.3 万年前。该沙丘位于撒哈拉沙漠靠近阿尔及利亚边境的厄格切比（Erg Chebbi）地区，该地区曾出现在《SAS 侠盗联盟》等电视剧和《木乃伊》、《撒哈拉沙漠》等大片中。地质意义和技术进步研究表明，这种沙丘之所以能达到目前的 100 米高和 700 米宽，是因为在过去的一千年里，它在缓慢向西移动的过程中迅速增长。阿伯里斯威斯大学地理与地球科学系的 Geoff Duller 教授说："这项研究实际上就是失踪沙丘的案例我们在地质记录中看不到它们的原因一直是个谜。只是因为有了新技术，我们现在才能开始揭开它们的秘密。这些发现可能会让很多人大吃一惊，因为我们可以看到这个巨大的沙丘形成得如此之快，而且它正以每年约 50 厘米的速度在沙漠中移动。这些梦幻般的星形沙丘是世界自然奇观之一。"伯克贝克大学和伦敦大学学院的查理-布里斯托教授补充道："利用地面穿透雷达来观察这个星形沙丘的内部，使我们能够展示这些巨大的沙丘是如何形成的，并建立一个新的模型，以便地质学家更好地了解在岩石记录中应该寻找什么来识别这些神奇的沙漠地貌。"科学家们的突破性研究表明，星沙丘的形成时间与地球历史上的"少干纪"（Younger Dryas）一个突然变冷的时期相近。研究还发现，沙丘停止生长的时间长达 8000 年。在该遗址发现的陶器也表明，在大旱来临之前，较湿润的环境（也许是扩大的季风）稳定了沙丘。这项研究利用阿伯里斯特威斯大学开发的发光测年技术，发现了沙子中的矿物最后一次暴露在阳光下的时间，从而确定了它们的年龄。阿伯里斯威斯大学的杜勒教授补充道："阿伯里斯特威斯开发的发光测年技术正在揭开世界上最具挑战性气候的一些秘密，这真是一种殊荣。它们让我们对地质学有了深入的了解，这可能会产生更广泛的影响，包括用于水资源和碳储存的地质沉积物。"杜勒教授的最新发现使用了与他发现世界上最古老木结构时相同的发光测年技术这项研究发表在去年的《自然》杂志上。编译自:ScitechDaily ... PC版： 手机版：

《完结神奇植物在哪里》|简介：《完结神奇植物在哪里》可能是一门以神奇植物为主题的科普课程或知识讲解资料。它聚焦于各种奇特、神秘的

《完结神奇植物在哪里》|简介：《完结神奇植物在哪里》可能是一门以神奇植物为主题的科普课程或知识讲解资料。它聚焦于各种奇特、神秘的植物，带领观众或读者走进奇妙的植物世界。课程或资料中可能涵盖世界各地的神奇植物，从热带雨林中的食虫植物，如猪笼草、捕蝇草，它们独特的捕食机制令人称奇；到沙漠中的耐旱植物，如梭梭树、仙人掌，了解它们适应恶劣环境的特殊本领。还可能介绍一些具有药用价值、观赏价值或文化意义的神奇植物，如人参、曼陀罗等。通过生动的图片、有趣的故事和科学的讲解，让受众了解这些植物的生长习性、生态环境以及它们在自然界中的重要作用。无论是对植物学感兴趣的学生、科普爱好者，还是想要丰富知识储备的大众，这门课程或资料都能满足他们对神奇植物的好奇，增长见识，感受大自然植物王国的神奇魅力|标签：#植物科普#神奇植物#自然科学#植物知识#科普课程|文件大小：NG|链接：

科学简单点：什么是纳米科学？

科学简单点：什么是纳米科学？ "纳米"一词的意思是某物的十亿分之一。纳米科学中的"纳米"指的是纳米，即十亿分之一米（1 米 = 3.3 英尺）。那到底有多小？在这段"科学 101：什么是纳米科学"的视频中，助理科学家徐杰解释了什么是纳米科学，以及阿贡纳米材料中心（CNM）如何应用纳米科学。纳米科学是一门研究微小到只有最精密的高科技显微镜才能看到的尺寸的科学。它是所有科学中最热门的话题之一。每年，数百名科学家从世界各地来到 CNM，研究原子和分子尺度的材料特性。通过推进我们对这种尺度的材料结构的理解，阿贡的科学家们（如徐和许多其他科学家）对纳米尺度的特性以及如何将它们用于实际用途有了更深入的了解。凭借这些知识，他们正在设计和制造下一代材料。这些材料将带来可持续的绿色技术、更高效的大规模制造、新药物、对阿尔茨海默氏症和帕金森氏症等脑部疾病的创新治疗、改良的电池材料、更好的电子设备等。假设你身处爱丽丝梦游仙境的世界，偶然发现瓶子里有一种神奇的药水，瓶子上写着"DRINK ME"。你喝了一口，就缩小了 1500 倍。你现在的大小只有一毫米，只有小雨滴那么高。好奇的你又喝了一口魔药，体积缩小了一千倍。你现在只有一微米大小，和雨滴中漂浮的细菌差不多大。你再喝一口，又缩小了一千倍。在达到纳米级大小后，你现在只比由两个氢原子和一个氧原子组成的单个水分子大三倍左右。在一颗雨滴中，有超过六千万亿个水分子。六千万是数字 1 后面加 21 个 0。由于所有材料都是由原子和分子构成的，因此这种超微尺度的科学为社会带来了许多益处。而相同的原子和分子以不同的方式结合在一起，可以产生无穷无尽的特性。它们可以变得更柔软或更坚固，可以更好地导热或导电，可以以不同的方式反射光线，等等。在阿贡国家实验室，纳米材料中心（CNM）是美国能源部在纳米科学和技术领域的五个中心之一。通过推进我们对材料、分子和化学过程在这一尺度上的理解，这些中心的科学家们对如何产生可用于实际用途的特性有了更深入的了解。利用这些知识，他们正在设计和制造下一代材料和分子。这些研究将带来可持续绿色技术、更高效的大规模制造、新药物、阿尔茨海默氏症和帕金森氏症等脑部疾病的治疗、改良电池材料、新型量子信息和传感设备等。资料来源：阿贡国家实验室只有最高科技的显微镜才能看到的结构。纳米结构的一个或多个尺寸比人的头发丝粗细小十万倍，比金原子或水分子大不了多少。纳米结构的种类数不胜数。20 世纪 80 年代，随着降压球的发现，人们对纳米结构产生了浓厚的兴趣。BUCKYBALL以建筑师巴克明斯特-富勒（Buckminster Fuller）的名字命名，由 60 个碳原子连接成足球形状。它的合成促成了碳纳米管和石墨烯的发明。石墨烯这种纳米材料是由厚度不到一纳米的碳原子组成的平面薄片。尽管超薄，石墨烯的强度却比钢铁高出 200 倍。碳纳米管科学家可以将石墨烯卷起形成纳米管。这种形状在许多应用中都很有吸引力，如制造超强纤维和织物。它还可作为添加剂用于强化航空航天飞行器。编译自:ScitechDaily相关文章:科学简单点：什么是超级计算？科学简单点：什么是人工智能？科学简单点：什么是量子力学？科学简单点：什么是水力发电？科学简单点：什么是核能？科学简单点：什么是气候复原力？ ... PC版： 手机版：

NASA卫星跟踪的植物荧光可以提前几个月预测山洪暴发的干旱

NASA卫星跟踪的植物荧光可以提前几个月预测山洪暴发的干旱 美国国家航空航天局（NASA）的科学家发现，卫星跟踪的植物荧光可以提前几个月预测山洪暴发的干旱，从而帮助缓解干旱并了解干旱期间碳循环的影响。资料来源：美国国家航空航天局科学可视化工作室极端高温烘干了土壤和植物中的水分，引发了"闪电干旱"，导致大面积农作物歉收，经济损失超过 300 亿美元。典型的干旱可能会持续数季，而山洪暴发的干旱则以快速干燥为特征。它们可以在几周内形成，而且很难预测。在最近的一项研究中，美国国家航空航天局南加州喷气推进实验室的科学家们领导的研究小组能够在山洪暴发前三个月检测到山洪暴发的迹象。未来，这种提前预报将有助于减轻灾害。他们是如何做到的？答案是追随光芒。在肯塔基州西部的一块田地里，一台机器正在喷洒覆盖作物，为播种季节做准备。美国国家航空航天局（NASA）的科学家们正在利用天基工具帮助预测近年来造成严重农业损失的快速、隐蔽的干旱。图片来源：美国农业部/Justin Pius太空信号在光合作用过程中，当植物吸收阳光将二氧化碳和水转化为食物时，叶绿素会"泄漏"一些未使用的光子。这种微弱的光被称为太阳诱导荧光（SIF）。荧光越强，说明植物从大气中吸收的用于生长的二氧化碳越多。虽然肉眼看不到这种辉光，但美国国家航空航天局（NASA）的轨道碳观测站-2（OCO-2）等卫星上的仪器可以探测到。OCO-2 于 2014 年发射，在生长季节观测到了美国中西部的萤光。生长中的植物发出一种光，这种光可以被在地球上空数百英里轨道上运行的 NASA 卫星探测到。在这幅描绘平均年份的图像中，北美部分地区似乎闪烁着荧光。灰色表示很少或没有荧光的区域；红色、粉色和白色表示高荧光。资料来源：美国宇航局科学可视化工作室研究人员将多年的荧光数据与 2015 年至 2020 年美国 5 月至 7 月间发生的山洪灾害清单进行了比较。他们发现了一种多米诺骨牌效应：在山洪暴发前的几周和几个月里，随着天气变得温暖干燥，植被开始茁壮成长。蓬勃生长的植物在当时发出了异常强烈的荧光信号。但是，这些植物逐渐减少了土壤中的水分供应，从而带来了风险。当极端气温袭来时，原本就很低的水分含量急剧下降，几天之内就出现了山洪暴发的干旱。研究小组将荧光测量结果与 NASA 的 SMAP 卫星提供的水分数据进行了关联。SMAP是Soil Moisture Active Passive的缩写，它通过测量地球表面自然微波辐射的强度来跟踪土壤水分的变化。科学家们发现，这种不寻常的荧光模式与山洪暴发前 6 到 12 周内土壤水分损失的相关性极高。从美国东部的温带森林到大平原和西部灌木林，不同的地貌都出现了一致的模式。因此，植物荧光"有望成为一种可靠的闪电干旱预警指标，为采取行动提供足够的准备时间"，JPL地球科学家、近期研究的主要作者尼古拉斯-帕拉祖说。国家气象局观测办公室的科学家乔丹-格思（Jordan Gerth）没有参与这项研究，他说，鉴于我们的气候在不断变化，他很高兴看到有关山洪干旱的研究工作。他指出，只要有可能，农业就能从可预测性中获益。格尔特说，虽然预警无法消除山洪暴发造成的影响，但"如果有几周到几个月的准备时间，拥有先进经营方式的农民和牧场主可以更好地利用灌溉用水，减少对作物的影响，避免种植可能歉收的作物，或者种植不同类型的作物，以达到最理想的产量"。跟踪碳排放除了试图预测山洪暴发的干旱，科学家们还想了解这些干旱对碳排放的影响。通过光合作用将二氧化碳转化为食物，植物和树木成为碳"汇"，从大气中吸收的二氧化碳多于它们释放的二氧化碳。包括农田在内的多种生态系统都在碳循环中发挥作用碳原子在陆地、大气和海洋之间不断交换。科学家们利用 OCO-2 号卫星的二氧化碳测量数据和先进的计算机模型追踪了山洪暴发前后植被对碳的吸收情况。受热胁迫的植物从大气中吸收的二氧化碳较少，因此研究人员预计会发现更多的游离碳。但他们发现的却是一种平衡行为。与正常情况相比，闪电干旱发生前的温暖气温诱使植物增加碳吸收量。平均而言，这种反常的吸收量足以完全抵消因随后的高温条件而减少的碳吸收量。这一惊人发现有助于改进碳循环模型预测。今年夏天是 OCO-2 号卫星在轨运行的第 10 个年头，它利用三台类似照相机的光谱仪探测二氧化碳独特的光信号，绘制自然和人为二氧化碳浓度和植被荧光图。它们通过跟踪特定气柱中二氧化碳吸收反射太阳光的程度来间接测量这种气体。编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：