科学家在柔性热电技术研究中获进展

科学家在柔性热电技术研究中获进展8月22日消息，记者从中科院官网了解到，柔性电子被誉为未来革命性的电子技术，有望广泛应用于能源、医疗等领域，但其发展受制于可自供电、易携带、高可靠的超薄柔性电源的缺失。热电转换技术可将人体或环境的热量转换为电能，具有体积小、无传动组件、无噪音、可全天候工作等优点，可为柔性电子提供一种可行的自供电解决方案。目前，柔性热电技术的研究一般直接使用具有良好柔塑性的有机热电材料，或者将脆性的无机热电材料集成于柔性基板；前者的电性能较低，导致输出电压和功率远低于无机材料；后者结构与工艺复杂，难以制备出超薄柔性器件。近年来发现的室温塑性无机半导体如Ag2S（NatureMaterials，2018）和二维范德华InSe单晶（Science，2020），将金属/有机材料的力学特性与无机半导体的电学特性完美地集于一身；以此为基础，通过元素的固溶掺杂等改性研究，研制出一系列n型高性能无机塑性热电材料（Energy&EnvironmentalScience，2019；AdvancedMaterials，2021等），室温和高温热电优值分别达到0.44和0.80。这些新材料的研究为柔性热电技术提供了全新的研究思路与解决方案。然而，p型无机塑性热电材料的种类稀少、室温附近热电优值极低（约0.01），制约了传统π型（面外型）超薄柔性热电器件的研制及应用。近日，中国科学院上海硅酸盐研究所研究员仇鹏飞、史迅、陈立东等，与瑞典乌普萨拉大学教授章贞合作，开发出系列高性能p型无机塑性热电材料；基于此，科研人员研制出厚度仅为0.3mm的超薄π型柔性热电器件，其功率密度数量级高于已报道的柔性热电器件，且还数倍高于现有的刚性热电器件。相关研究成果以Flexiblethermoelectricsbasedonductilesemiconductors为题，发表在《科学》（Science）上。据了解，该研究为柔性热电技术提供了全新的解决方案，能将人体或环境热量快速有效地转换成电能，具有稳定可靠、长寿命、超薄、可弯曲、全天候工作等优点，有望为柔性电子提供高效的自供电技术。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1307223.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1307223.htm

科学家对鸟类蛋壳生成过程有了新见解 未来可用来改善韧带修复手术

科学家对鸟类蛋壳生成过程有了新见解未来可用来改善韧带修复手术研究人员研究了鸡卵如何形成坚硬的外壳，并将其牢牢固定在柔软的内膜上，这些见解有可能改善重建手术，如修复撕裂的韧带，在这种手术中，外科医生需要将软硬材料结合在一起。现在，加拿大麦吉尔大学的研究人员利用先进的成像技术研究了柔软的蛋膜是如何固定在坚硬的蛋壳上的，希望利用这些信息来改进需要将柔软、潮湿的纤维固定在坚硬材料上的外科整形手术。这项研究的通讯作者马克-麦基（MarcMcKee）说："直到现在，还没有人考虑过这两种截然不同的物质（一种是坚硬的人造橡胶，另一种是柔软的纤维膜）之间的界面是如何在纳米尺度上固定下来的。我们对这种软硬界面的发现非常了不起。"接受手术修复撕裂韧带（尤其是前十字韧带）的运动员往往会因为重新连接失败而不得不接受进一步的手术。这就是外科医生在将软的东西固定到硬的东西上时所面临的困难。研究人员在研究鸡蛋时发现，在鸡蛋发育的一个阶段，也就是产蛋之前，蛋壳会将矿物质纳米尖刺送入包围蛋内容物的底层膜的柔软、顺从的表面纤维中，无论是蛋白和蛋黄还是发育中的鸡胚胎。从蛋壳送入蛋膜的纳米尖刺大大增加了材料之间的界面表面积，将软材料固定在硬材料上，防止纤维在蛋壳内滑动。这是一种保存方法：膜脱落会对生长中的胚胎造成致命伤害，会削弱蛋壳，和/或使病原体进入蛋内。研究人员认为，他们对蛋壳-薄膜界面的新发现可能会带来新的工程混合复合材料，其中包含矿物纳米钉设计和新的程序，从而改善医疗和牙科整形手术的效果。这项研究发表在《iScience》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1418287.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1418287.htm

科学家现开始通过空中视角对虎鲸捕杀大白鲨展开研究

科学家现开始通过空中视角对虎鲸捕杀大白鲨展开研究此前，我们已经听说过虎鲸如何在南非猎杀大白鲨。虽然科学家们的研究结果是基于对鲨鱼尸体的检查，但他们现在通过分析捕猎行动中的空中视频获得了新的见解。来自南非DyerIsland保护信托基金的研究人员先前发表了在南非甘斯拜海岸进行的为期五年半的研究结果，在此期间，他们追踪到14条贴有标签的大白鲨逃离了有虎鲸存在的地区。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1324129.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1324129.htm

科学家们解开了一种贻贝喷水吸引寄主的生存奥秘

科学家们解开了一种贻贝喷水吸引寄主的生存奥秘在这项研究中，由大卫-奥尔德里奇教授领导的剑桥大学团队在春季观察了波兰比亚瓦塔诺夫斯卡河的淡水Uniocrassus贻贝。有传闻说这些贻贝反复从河岸喷水，但这种现象从未被科学地记录下来--或被理解。科学家们确实目睹了雌性贻贝移动到河边，将它们的后端抬出水面，然后向河里喷水，喷水高度甚至达1米（3.3英尺），它们每次都会这样做三到六个小时。像其他淡水贻贝一样，Uniocrassus将它们的幼虫释放到水中，在那里它们抓住了过往鱼类的鳃。在那里，幼虫发育成幼年贻贝，这时它们会掉下来，在河床上定居。在许多情况下，幼虫只能在某些类型的鱼身上生存......这对Uniocrassus幼虫来说尤其如此。考虑到这一生存挑战，科学家们推测，这种喷水的行为是为了吸引贻贝繁殖所需的鱼类--如鲦鱼--并将幼虫送到它们身上寄生。果然，当对从多个贻贝身上收集的样本进行分析时，发现它们都包含雌性贻贝打算托给鱼类的幼虫。奥尔德里奇说："谁能想到，一只甚至没有头或大脑的贻贝，竟然知道在春天的时候移动到河边并将水柱喷回河中，这很惊人。"这种独特的行为也可能至少是Uniocrassus成为濒危物种的部分原因。移动到河边后，雌性贻贝更容易受到水貂等陆地捕食者的伤害，而且它们可能会受到洪水或海岸线破坏的阻挠。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1349237.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1349237.htm

科学家利用细菌制造可再生、无限循环的塑料

科学家利用细菌制造可再生、无限循环的塑料科学家们成功地利用微生物生产出了可回收塑料的成分，为有限的、污染环境的石化产品提供了一种环境友好型替代品。由于大多数塑料无法回收利用，而且许多塑料都是使用有限的、对环境有害的石化产品制造的，因此塑料垃圾带来了巨大的挑战。PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1374329.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1374329.htm

德国联邦物理技术研究院的科学家们创造了一种新型光学原子钟

德国联邦物理技术研究院的科学家们创造了一种新型光学原子钟因此，与中性或弱电的原子相比，高电荷离子的最外层电子与原子核的结合更强。这使得高电荷离子受外部电磁场的影响较小，但对狭义相对论、量子电动力学和原子核的基本效应更为敏感。"因此，我们期望带有高电荷离子的光学原子钟能够帮助我们更好地测试这些基本理论"，联邦物理技术研究所（PTB）物理学家LukasSpieß解释说。"这个希望已经实现了。我们能够在一个五电子系统中检测到量子电动核反冲，这是一个重要的理论预测，这在之前的任何其他实验中都没有实现过。"在此之前，该团队必须在多年的工作中解决一些基本问题，如检测和冷却。对于原子钟来说，人们必须将粒子极度冷却，以便尽可能地阻止它们，从而读出它们在静止状态下的频率。然而，高电荷离子是通过创造一个极热的等离子体产生的。由于其极端的原子结构，高电荷离子不能用激光直接冷却，标准检测方法也不能使用。海德堡的MPIK和PTB的QUEST研究所之间的合作解决了这个问题，从热等离子体中分离出一个单一的高电荷氩离子，并将其与一个单电荷铍离子一起储存在一个离子阱中。这使得高电荷离子可以被间接冷却并通过铍离子进行研究。随后，研究人员在MPIK建造了一个先进的低温陷阱系统，并在PTB完成了实验，这些实验部分是由在各机构之间转换的学生进行的。随后，在PTB开发的一种量子算法成功地将高电荷离子进一步冷却，即接近量子力学基态。这相当于绝对零度以上200百万分之一开尔文的温度。这些结果已经在2020年的《自然》杂志和2021年的《物理评论X》杂志上发表。现在，研究人员已经成功地迈出了下一步。他们已经实现了一个基于十三倍带电氩离子的光学原子钟，并将其与PTB现有的镱离子钟的走时进行比较。为了做到这一点，他们必须对该系统进行非常详细的分析，以便了解例如高度带电离子的运动和外部干扰场的影响。结果他们实现了1017分之2的测量不确定性，这与许多目前运行的光学原子钟相当。研究小组负责人皮特-施密特说："我们期望通过技术改进进一步降低不确定性，这应该使我们的研究成果进入最优秀的原子钟的行列。"研究人员创造了一个与现有光学原子钟相比的强有力的竞争者，例如，基于单个镱离子或中性锶原子的光学原子钟，所使用的方法是普遍适用的，可以研究许多不同的高电荷离子。这些包括可用于搜索粒子物理学标准模型的扩展的原子系统，其他高电荷离子对精细结构常数的变化和某些暗物质候选物特别敏感，这些候选物在标准模型之外的模型中是需要的，但用以前的方法无法检测到。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1337047.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1337047.htm