[多图+视频]下一代超音速飞机Boom XB-1完成首飞

[多图+视频]下一代超音速飞机BoomXB-1完成首飞如今，美国国家航空航天局（NASA）和一些私营公司正在开展一些项目，以恢复比声音更快的航空旅行，这种旅行不仅可以运送乘客和货物，而且对环境友好，在经济上也是可行的。后者是一种礼貌的说法，即他们希望它能赚钱。在首席试飞员比尔-舒梅克（Bill"Doc"Shoemaker）的操控下，XB-1进行了一次看上去并不俺么雄心勃勃的首飞。试飞员特里斯坦-"吉佩托"-布兰登伯格驾驶一架T-38追击机紧随其后，观察飞行情况并确认高度和速度。XB-1机长62.6英尺（19米），翼展21英尺（6米），在三个GEJ85-15发动机产生的12300磅最大推力作用下，飞行高度达到7120英尺（2,170米），速度高达238节（273英里/小时，440公里/小时）。据Boom称，一旦XB-1的空气动力特性和飞行性能得到确认，它将会提高速度，直到在以后的测试中以超过1马赫的速度飞行。XB-1的创新技术包括增强现实视觉系统、数字优化空气动力学、碳纤维复合材料结构，以及可将进入的空气减速至亚音速的超音速进气口，从而使飞机能够由传统喷气发动机提供动力。XB-1的目的是帮助开发该公司的Overture超音速喷气式客机所采用的技术，该客机预计能以1.7马赫的速度搭载80名乘客。"今天，XB-1在贝尔X-1于1947年首次突破音障的同一神圣空域起飞，"BoomSupersonic创始人兼首席执行官布莱克-烁尔（BlakeScholl）说。"自2014年创立Boom公司以来，我一直期待着这次飞行，它标志着我们将超音速旅行带给全球乘客的道路上最重要的里程碑。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1424910.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1424910.htm

意大利设计师皮尔保罗·拉扎里尼构想海龟形状的浮动可移动城市

意大利设计师皮尔保罗·拉扎里尼构想海龟形状的浮动可移动城市拉扎里尼将其描述为Terayacht，Pangeos是以数亿年前存在的Pangea（或Pangaea）超级大陆命名。它的长度为550米（约1800英尺），最大宽度为610米（2000英尺），甚至会使目前最大的巨型游艇看起来只是一叶小舟。船体将由钢铁制成，并将以一个龟形的底座为特色，上面有一个椭圆形的结构，这座浮动的小城最多可容纳6万人，配备有酒店、购物中心、公园、船舶和飞机港口、豪华别墅、俱乐部，以及在海洋中央维持一个漂浮社区所需的一切。自然，这么大的船只需要一些核心推进力，Pangeos号将配备九个巨大的尖端HTS（高温超导）电机，每个电机都是电动的，能够产生相当于16800马力的动力，使其能够以5节（5.75英里/小时）的速度巡航。这座浮动城市的部分动力将来自于太阳能电池板，此外，电力主要将通过其大型鳍状结构产生，该结构将通过某种波浪能发电机系统从海中获取能量，使该船能够无限期地巡航。拉扎里尼对其成本也进行了一些思考。预算约为80亿美元，预计很快就会发起一个众筹活动，提供虚拟门票和NFT等奖励。设计师还指出，Terayacht需要一个与之相匹配的"Terashipyard"船坞，沙特阿拉伯被认为是通过从海中开垦一平方公里（0.3平方英里）的土地来建造新船厂的最佳地点--事实上，如果有任何地方会考虑这样的想法，它可能是Line和Qiddiya"Giga项目"的所在地。然而，这种浮动城市的想法很显然有许多潜在的问题需要解决。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1333223.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1333223.htm

通用电气安装了世界上第一个螺旋焊接的风力涡轮机塔架

通用电气安装了世界上第一个螺旋焊接的风力涡轮机塔架最强的风往往在高处，但正如2022年的研究表明，安装在高处的涡轮机捕捉更强的风并不一定等同于最低的能源成本。事实上，一旦你考虑到更强的地基和更高、更坚固的塔架的成本，任何高于120米（394英尺）的地方往往会带来更昂贵的电，在能源这样一个对价格高度敏感的市场，这绝对是个坏消息。根据NREL的数据，在一个普通的商业风能装置中，大约一半的平准化能源成本（LCoE）直接来自风力涡轮机本身的成本。其中，近一半的钱在顶部的机舱里，其余的被分成转子和塔架本身，前者对平准化能源的贡献约为13.7%，后者约为10.3%。但是，随着塔架越来越大，它们在前期CAPEX（资本支出）中的份额也不成比例地增加。一座110米（361英尺）的塔可能占项目资本支出的20%，而一座150米（492英尺）的塔成为成本的29%。而且，这还不包括处理这样的大型机械所涉及的额外后勤问题。Keystone说，它有一个塔架制造解决方案，使大型塔架的价格如此之低，以至于"使风能成为最低成本的电源，不仅在开放的平原，而且在全世界都可用"。这个想法很简单；与其制造一些圆柱形的"罐子"，用卡车把它们运到涡轮机现场，然后把它们焊接在一起，形成最终的塔架结构，Keystone建议在现场快速建立小型制造设施，然后用卡车运来散装的钢卷，甚至是平板，可以把它们焊接在一起形成更长的条状物。这些钢卷或钢带被送入有角度的折弯机，将其折成螺旋状，在钢材转动的过程中沿着连接线连续焊接在一起，该过程的大部分是自动化的。Keystone说，其结果是全长的塔架，或较短的部分，如果后勤到位，其生产速度是标准工厂的10倍，使用的人力可减少80%。在螺旋焊接塔的基础上也可能会有节省。工厂可以在大约一个月内准备就绪，现场建造意味着可以制造那种大直径的部分，如果你在工厂里制造并运输它们，过程中甚至连通过桥梁都麻烦。据路透社报道，这种运输限制目前将最大直径控制在4.3米（14英尺），将塔的高度限制在80米（262英尺）左右。Keystone的技术可以扩展到生产直径超过7米（23英尺）的塔架，塔架的高度可达180米（590英尺）以上。因此，陆上风电场可以使用更高的塔架，更长的叶片，驱动更大的涡轮机，产生更多的能量。在制造管道时，螺旋焊接是一项成熟的技术，因此制造这些长管段并对其进行质量检查的过程已经被证实。Keystone公司说，这也带来了"更好的疲劳和屈曲性能"，使一定高度的塔架可以用更少的钢材来制造。由于制造厂基本上是移动的，所以很容易在码头旁边临时放置一个，并为海上安装辐射出几十个部分甚至整个塔架。Keystone已经在德克萨斯州建立了自己的生产设施，但真正的好处将在风场现场轧制管道时开始显现虽然移动工厂装置是Keystone的关键部分，但它也在德克萨斯州建立了自己的制造工厂，并从这个工厂生产了其第一个现场安装的塔架，与通用电气可再生能源公司合作。这第一个产品是一个89米（292英尺）的螺旋焊接塔，用于通用电气的2.8-127涡轮机。经认证，该塔架的使用寿命为40年，旨在简单地替代通用电气的标准塔架。据推测，它将提供一个良好的商业规模的案例研究，并以此为基础开展工作。Keystone公司目前是一个小型企业，主要依靠美国政府的拨款生存。在这种制造业中，你需要规模经济来启动，然后你才能开始向客户承诺节省大量资金。但是，塔架显然是成品风力涡轮机成本的重要部分，也是尺寸与功率等式中的一个限制因素，所以Keystone的螺旋焊接技术可能成为推动可再生能源成本的有力杠杆。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1346679.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1346679.htm

研究发现线性缺陷在钻石中的传播速度超过音速

研究发现线性缺陷在钻石中的传播速度超过音速图示：强激光脉冲从右上方击中金刚石晶体，在材料中产生弹性波和塑性波（弯曲的线条）。激光脉冲在击中晶体的位置产生线性缺陷，即位错。它们在材料中的传播速度超过了横向声速，留下了堆积面--从撞击点向外扇形延伸的线条。资料来源：格雷格-斯图尔特/SLAC国家加速器实验室这些线性缺陷（或称位错）赋予金属以强度和可加工性，但它们也会使材料发生灾难性的失效--每次你打开一罐苏打水的拉环时都会发生这种情况。能源部SLAC国家加速器实验室和斯坦福大学教授LeoraDresselhaus-Marais与大阪大学教授NorimasaOzaki共同领导了这项研究。冲击波穿过材料时会产生称为位错的缺陷--材料晶体中的微小位移会在其中传播，并留下所谓的堆积断层。左图中，材料原子的规则排列未受干扰。右图中，位错从左到右穿过材料，产生了堆叠断层（紫色），相邻的晶体层并没有按照应有的方式排列。图片来源：GregStewart/SLAC国家加速器实验室目前为止，还没有人能直接测量这些位错在材料中扩散的速度。她的团队使用X射线射线摄影术--类似于揭示人体内部的医用X射线--对位错在金刚石中的传播速度进行计时，得出的经验应该也适用于其他材料。他们在10月5日发表于《科学》（Science）杂志的一篇论文中描述了这一成果。追逐音速近60年来，科学家们一直在争论位错在材料中的传播速度能否超过声音。许多研究得出结论认为它们不能。但一些计算机模型表明，它们是可以的--前提是它们一开始就以比声音更快的速度运动。让它们瞬间达到这种速度需要巨大的冲击力。首先，声音在固体材料中的传播速度要比在空气或水中快得多，这取决于材料的性质和温度等因素。空气中的声速一般为每小时761英里，而水中的声速为每小时3355英里，在最坚硬的材料钻石中，声速更是达到了惊人的每小时40000英里。更复杂的是，固体中有两种声波。纵波和空气中的声波一样。但由于固体会对声音的传播产生一定的阻力，因此它们也会承载移动速度较慢的声波，即横向声波。从基础科学和实用角度来看，了解超快位错是否能打破这两种声障都非常重要。当位错的移动速度超过音速时，它们的行为就会截然不同，并导致意想不到的故障，而迄今为止，这些故障还只是模型化的。如果不进行测量，没有人知道这些超快位错会造成多大的破坏。该研究小组的博士后学者、论文第一作者片桐健人说："如果一种结构材料因其高失效率而发生的灾难性失效超出了人们的预期，那就不太妙了。比如说，如果在地震中断层冲破岩石，可能会对一切造成更大的破坏。我们需要更多地了解这类灾难性故障。"德雷斯豪斯-马赖斯补充说，这项研究的结果"可能表明，我们以为自己对最快可能发生的材料失效的了解是错误的"。弹顶效应为了首次获得位错移动速度的直接图像，德雷斯豪斯-马赖斯和她的同事们在日本SACLAX射线自由电子激光器上进行了实验。他们在人造金刚石的微小晶体上进行了实验。为了首次获得位错传播速度的直接图像，研究人员使用强激光束驱动冲击波穿过金刚石晶体。然后，他们使用X射线激光束以十亿分之一秒的时间尺度拍摄了一系列位错形成和扩散的X射线图像。这些图像类似于揭示人体内部的医用X射线，被记录在一个探测器上。图片来源：K.Katagiri/斯坦福大学片桐说，金刚石为研究晶体材料如何失效提供了一个独特的平台。他说："要了解破坏机制，我们需要在图像中识别出明确的位错特征，而不是其他类型的缺陷。"当两个位错相遇时，它们会相互吸引或排斥，并产生更多的位错。打开一罐由铝合金制成的苏打水，盖子上已经存在的许多位错--当它被塑造成最终形状时产生的位错--会相互作用并产生数以万亿计的新位错，当罐子顶部弯曲和盖子扣开时，这些位错会级联成绝对临界失效。这些相互作用及其行为方式决定了我们所观察到的材料的所有机械特性。德雷斯豪斯-马里斯说："在钻石中，只有四种类型的位错，而以铁为例，则有144种不同类型的位错。"研究人员说，钻石可能比金属更坚硬。但就像汽水罐一样，如果受到足够大的冲击，它仍然会通过形成数十亿个位错而弯曲。制作冲击波的X射线图像在SACLA，研究小组使用强激光在金刚石晶体中产生冲击波。然后，他们以十亿分之一秒的时间尺度拍摄了一系列位错形成和扩散的超快X射线图像。只有X射线自由电子激光器才能提供足够短、足够亮的X射线脉冲来捕捉这一过程。最初的冲击波分裂成两种类型的波，继续穿过晶体。第一种波被称为弹性波，它能使晶体暂时变形；晶体中的原子会立即弹回原来的位置，就像橡皮筋被拉伸后松开一样。第二种波被称为塑性波，通过在构成晶体结构的原子重复模式中产生微小误差，使晶体发生永久变形。这幅X射线放射影像（类似于医用X射线，但使用X射线激光以超快速度拍摄）显示了冲击波穿过金刚石晶体的情况。初始波是弹性的。塑性波紧随其后，在材料中产生称为位错的缺陷，位错在材料中的传播速度超过音速。箭头显示了一个位错的路径和方向，位错在其后留下了一个称为堆积断层的线性缺陷。在箭头的顶端可以看到位错本身。从激光冲击的位置还可以看到其他堆积断层。资料来源：K.Katagiri/斯坦福大学这些微小的位移或差排产生了"堆积断层"，在这种断层中，晶体的相邻层相互移位，因此它们无法按照应有的方式排成一行。堆叠断层从激光击中金刚石的地方向外传播，每个堆叠断层的前端都有一个移动位错。通过X射线，研究人员发现，位错在金刚石中的传播速度超过了速度较慢的声波--横波--这种现象以前从未在任何材料中出现过。片桐说，现在，研究小组计划回到X射线自由电子设施，如SACLA或SLAC的Linac相干光源（LCLS），观察位错在金刚石中的传播速度是否能超过更高的纵向声速，这将需要更强大的激光冲击。他说，如果它们突破了音障，它们将被视为真正的超音速。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1388657.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1388657.htm

压电技术现在可以帮助发送和接收触觉感受

压电技术现在可以帮助发送和接收触觉感受目前，可穿戴设备的原型是位于手背上的一个小型电子板，它与一个薄而灵活的压电元件硬连接，像贴纸一样贴在食指垫上。该元件的厚度不到1毫米。压电材料在受到机械应力或振动时产生电流。这种特性对发送者来说非常有用，当他们在有纹路的表面上移动他们包裹着元件的指尖时，产生的微小振动被转换成电信号，以无线方式传输给接收者。压电材料的另一个特点也开始发挥作用。它们不仅在振动时产生电力，而且在受到电流作用时也会振动。这意味着，当接收者的设备接收到传输的信号时，其指尖元件就会振动，再现发送者感受到的感觉。在迄今为止进行的测试中，该系统能够感知并重现棉花、聚酯、氨纶和突出的字母等表面的感觉，以及塑料棒在指尖滚动的感觉。信号通过蓝牙发送的距离为15米（49英尺），滞后时间仅为1.55毫秒--接收的信号与传输的信号匹配度约为97%。下一步的研究计划进一步完善该技术，这可能涉及提高其触觉分辨率，并使其能够感知和再现冷热的感觉。首席科学家HyeJinKim说："通过可以附着在皮肤上的轻型和灵活的皮肤触觉再现装置，我们在为开发高度沉浸的虚拟/增强现实内容准备基础环境方面迈出了一步。"有关这项研究的论文最近发表在《NPJ柔性电子》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1334675.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1334675.htm

白蚁丘是未来气候调节建筑的灵感来源

白蚁丘是未来气候调节建筑的灵感来源在非洲、澳大利亚和南美洲都发现了建丘白蚁的物种。一些土丘是复杂建筑的惊人例子，高达26英尺（8米），直径达98英尺（30米）。它们坚硬的结构意味着它们往往比居住在其中的白蚁群活得更长。现在，研究人员仔细观察了纳米比亚Macrotermesmichaelseni白蚁建造的土丘，这些土丘容纳了超过一百万只白蚁个体。他们对"出口复合体"特别感兴趣，这是一个密集的、格子状的隧道网络，在土丘周围捕风，在内部形成湍流，控制内部气候。在建造他们的土丘时，M.michaelseni必须考虑内部和外部因素，使能量、物质和信息能够双向流动。在土丘朝北的一面的出口复合体主要出现在土丘生长的雨季。在那个时候，它是土丘和外部环境之间的唯一开口。人们认为，这个建筑群有利于蒸发多余的水分，同时保持足够的通风。但研究人员希望更好地了解它的工作原理。他们使用一个3D打印的出口综合体模型碎片进行实验，并驱动二氧化碳和空气的振荡混合物通过它。研究人员使用传感器跟踪空气，发现出口隧道与吹在土丘上的风相互作用，增强了通风。气流在30赫兹和40赫兹之间的振荡频率下最大，10赫兹和20赫兹之间适中，50赫兹和120赫兹之间的频率最小。他们的结论是，由出口复合体产生的湍流使白蚁丘的风力通风成为可能。该研究的共同作者RupertSoar说："当给建筑物通风时，你想保持内部产生的温度和湿度的微妙平衡，而不妨碍陈旧空气向外和新鲜空气向内流动。大多数HVAC[供暖、通风和空调]系统都在努力解决这个问题。在这里，我们有一个结构化的界面，允许呼吸气体的交换，只是由一侧和另一侧的浓度差异驱动。内部的条件因此得到了维持。"研究人员预见，在人类建筑中复制白蚁的隧道结构可能是一种半被动地调节气候的方式。该研究的主要作者DavidAndréen说："我们想象未来的建筑墙体，用粉末床打印机等新兴技术制造，将包含类似于出口综合体的网络。这些将使空气的移动成为可能，通过嵌入的传感器和执行器，只需要极少量的能量。"研究人员意识到，可能需要一些时间才能将这些昆虫制造的房屋的复杂结构纳入建筑中，但他们仍然保持乐观。Soar说："只有当我们能够设计出像自然界中那样复杂的结构时，建筑规模的3D打印才有可能。我们正处于向自然界一样的建筑过渡的边缘：第一次有可能设计出真正有生命的、会呼吸的建筑。"这项研究发表在《材料前沿》（FrontiersinMaterials）杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1362257.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1362257.htm