科学家发现新型锂离子导体 可用于强化电动汽车电池

科学家发现新型锂离子导体可用于强化电动汽车电池利物浦大学的一个团队开发出了一种新型固态锂离子导体，可以取代电池中的液态电解质，从而提高安全性和效率。图片表示锂离子（蓝色）在结构上移动。资料来源：利物浦大学这种新材料由无毒的地球富集元素组成，具有足够高的锂离子传导性，可以取代目前锂离子电池技术中的液态电解质，提高安全性和能量容量。该大学的跨学科研究团队采用变革性科学方法来设计这种材料，他们在实验室中合成了这种材料，确定了它的结构（原子在空间中的排列），并在电池中进行了演示。这种新材料是极少数能达到足以取代液态电解质的高锂离子电导率的固体材料之一，并且由于其结构而能以一种新的方式工作。这一发现是通过合作计算和实验工作流程实现的，该流程利用人工智能和基于物理学的计算来支持大学化学专家的决策。这种新材料为化学优化提供了一个平台，以进一步提高材料本身的性能，并根据研究提供的新认识来确定其他材料。利物浦大学化学系马特-罗森斯基（MattRosseinsky）教授说："这项研究展示了一种新型功能材料的设计和发现。这种材料的结构改变了人们以往对高性能固态电解质的理解。具体来说，具有多种不同移动离子环境的固体可以表现出很好的性能，而不仅仅是离子环境范围很窄的少数固体。这极大地开拓了进一步发现的化学空间。"最近的报道和媒体报道预示着人工智能工具已被用于寻找潜在的新材料。在这种情况下，人工智能工具是独立工作的，因此很可能会以各种方式重现它们接受过的训练，生成的材料可能与已知材料非常相似。"这篇发现研究论文表明，人工智能和由专家调配的计算机可以解决现实世界材料发现的复杂问题，在这个问题上，我们寻求的是成分和结构上有意义的差异，其对性能的影响要根据理解来评估，我们的颠覆性设计方法为发现这些以及其他依赖离子在固体中快速运动的高性能材料提供了一条新的途径"。这项研究由利物浦大学化学系、材料创新工厂、利弗胡尔姆功能材料设计研究中心、史蒂芬森可再生能源研究所、阿尔伯特-克鲁中心和工程学院的研究人员共同努力完成。并得到了工程与物理科学研究理事会（EPSRC）、勒弗胡尔姆信托基金会（LeverhulmeTrust）和法拉第研究所（FaradayInstitution）的资助。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1420615.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1420615.htm

科学家创造出的新材料兼具玻璃聚合物的硬度和凝胶的拉伸性

科学家创造出的新材料兼具玻璃聚合物的硬度和凝胶的拉伸性研究人员创造了一种名为"玻璃凝胶"的新型材料，这种材料与玻璃聚合物一样坚硬，但如果施加足够的力，它可以拉伸到原长度的五倍，而不会断裂。玻璃态凝胶的一个关键特点是，它们的液体含量超过50%，这使得它们比具有类似物理特性的普通塑料更能有效导电。资料来源：北卡罗来纳州立大学王美香科学家们发明了一种名为"玻璃凝胶"的新型材料，这种材料尽管含有50%以上的液体，但却非常坚硬且不易破裂。加上玻璃凝胶易于生产，这种材料有望应用于多种领域。凝胶体和玻璃态聚合物是历来被视为截然不同的两类材料。玻璃态聚合物质地坚硬，通常比较脆。它们用于制造水瓶或飞机窗户等物品。凝胶（如隐形眼镜）含有液体，柔软而有弹性。"我们创造了一类被称为玻璃凝胶的材料，这种材料和玻璃聚合物一样坚硬，但如果施加足够的力，它可以拉伸到原来长度的五倍，而不会断裂，"这项研究论文的通讯作者、北卡罗来纳州立大学化学和生物分子工程系卡米尔和亨利-德雷福斯教授迈克尔-迪基（MichaelDickey）说。"更重要的是，一旦材料被拉伸，你就可以通过加热使其恢复原状。此外，玻璃凝胶的表面具有很强的粘性，这在硬质材料中并不多见。"该论文的共同第一作者、北卡罗来纳州立大学博士后研究员王美香说："玻璃凝胶的一个关键特点是，它们的液体含量超过50%，这使得它们比物理特性相当的普通塑料更能高效导电。考虑到这些材料所具有的许多独特性质，我们对它们的用途感到乐观。"玻璃态凝胶，顾名思义，实际上是一种结合了玻璃态聚合物和凝胶最诱人特性的材料。为了制造玻璃态凝胶，研究人员首先将玻璃态聚合物的液态前体与离子液体混合。将这种混合液体倒入模具中，暴露在紫外线下，使材料"固化"。然后移除模具，留下玻璃状凝胶。"离子液体是一种溶剂，就像水一样，但完全由离子组成，"Dickey说。"通常在聚合物中添加溶剂时，溶剂会推开聚合物链，使聚合物变得柔软、可伸展。这就是为什么湿隐形眼镜柔软，而干隐形眼镜不柔软的原因。在玻璃态凝胶中，溶剂会将聚合物分子链推开，使其像凝胶一样具有拉伸性。然而，溶剂中的离子会强烈吸引聚合物，从而阻止聚合物链移动。链条无法移动就使其成为玻璃状。最终的结果是，由于吸引力的作用，材料变得坚硬，但由于额外的间距，材料仍然能够拉伸。"研究人员发现，玻璃凝胶可以用各种不同的聚合物和离子液体制成，但并非所有类别的聚合物都能用于制造玻璃凝胶。Dickey说："带电或极性的聚合物有望用于玻璃凝胶，因为它们会被离子液体吸引。也许玻璃凝胶最吸引人的特点就是它们的粘性，因为虽然我们知道是什么让它们变得坚硬和可拉伸，但我们只能猜测是什么让它们如此具有粘性。"在测试中，研究人员发现，玻璃状凝胶即使含有50-60%的液体，也不会蒸发或变干。他们还认为，玻璃凝胶易于制造，因此有望得到实际应用。Dickey说："制造玻璃态凝胶是一个简单的过程，可以通过在任何类型的模具中固化或3D打印来实现。大多数具有类似机械性能的塑料都要求制造商将聚合物作为原料进行生产，然后将聚合物运输到另一个工厂，在那里聚合物被熔化并形成最终产品。我们很高兴看到如何使用玻璃凝胶，并愿意与合作者一起确定这些材料的应用"。这篇题为"由溶剂增韧的玻璃凝胶"的论文于6月19日发表在《自然》杂志上。编译来源：ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1435551.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1435551.htm

科学家团队通过深度行星扫描首次确认了火星核心的存在

科学家团队通过深度行星扫描首次确认了火星核心的存在它也可以用来确认一个星球的核心的大小。这项研究于10月27日发表在《自然天文学》杂志上。利用ANU的模型扫描火星的整个内部，研究人员证实红色星球的中心有一个巨大的核心--这一理论在2021年被一个科学家团队首次证实。研究报告的共同作者、来自ANU的HrvojeTkalcic教授说，根据使用ANU技术收集的数据，研究人员确定，火星核心比地球小，直径约为3620公里（2250英里）。他说："我们的研究提出了一种创新的方法，使用一个单一的仪器来扫描任何行星的内部，这种方式以前从未做过。   "确认行星核心的存在，研究人员将其称为所有行星的"引擎室"，可以帮助科学家了解更多关于一个行星的过去和演变。它还可以帮助科学家确定在一个星球的历史上，磁场是在哪个时间点形成并停止存在。核心在维持一个行星的磁场方面起着积极的作用。就火星而言，它可以帮助解释为什么与地球不同，红色星球不再有磁场--这是维持所有生命形式的关键。"建模表明，火星核心是液态的，虽然它主要由铁和镍组成，但它也可能含有氢和硫等较轻元素的痕迹。这些元素可以改变核心输送热量的能力，"主要作者WangSheng博士说，他也来自澳大利亚国立大学。"磁场很重要，因为它为我们屏蔽了宇宙辐射，这就是地球上的生命得以存在的原因。"利用火星表面的一个地震仪，ANU团队测量了特定类型的地震波。 由火星地震引发的地震波，在火星内部回荡时，会发出一系列信号或"回声"，并随时间变化。  这些地震波穿透火星核心并在其上反弹。研究人员对"晚期"和"较弱"的信号感兴趣，这些信号在从地震、流星体撞击和其他来源发出后的几个小时内可以存活。"尽管这些晚期信号似乎是嘈杂的，没有什么用处，但这些在火星不同地点记录的微弱信号之间的相似性表现为一种新的信号，揭示了红色星球的心脏存在一个大核心，"Tkalcic教授说。 "我们可以确定这些地震波走多远才能到达火星核心，但也可以确定它们在火星内部的传播速度。这些数据有助于我们对火星核心的大小做出估计。"据研究人员称，他们使用单一的地震仪来确认行星核心的存在的方法也是一个"具有成本效益的解决方案"。"火星上有一个单一的地震站。在1970年代，月球上有四个。"Wang博士说："由于成本高昂，在未来几十年甚至本世纪，拥有有限的仪器的情况不太可能改变。我们现在需要一种方法，只使用一个地震仪来研究行星内部。"研究人员希望这种由ANU开发的涉及单一地震仪的新技术可以用来帮助科学家更多了解我们的其他行星邻居，包括月球。美国和中国计划向月球发送地震仪，澳大利亚也有参与未来任务的雄心，因此有可能使用新的和更复杂的仪器进行进一步研究。  虽然有很多关于行星核心的研究，但人类拥有的行星内部的图像仍然非常模糊。但是有了像这样的新仪器和新方法，我们将能够得到更清晰的图像，这将帮助我们回答一些问题，例如内核有多大，它们是采取固体还是液体形式。 甚至可以用来分析木星的卫星和外太阳系行星的固体。为了开展研究，澳大利亚国立大学的科学家们使用了从美国宇航局InSight登陆器上附着的地震仪收集的数据，该登陆器自2018年在火星上着陆以来，一直在收集有关火星地震、火星天气以及该星球内部的信息。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1332267.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1332267.htm

韩国科学家开发出创新型月球表面模拟舱

韩国科学家开发出创新型月球表面模拟舱在地球上模拟月球静电环境方面取得的突破为未来的月球探索奠定了良好的基础。通过精确复制和评估月球尘埃的影响，这项技术为克服太空任务中的主要障碍之一提供了重要见解，为先进的月球研究和原地资源利用计划铺平了道路。光电电流测量装置照片。资料来源：韩国土木建筑技术研究院（KICT）执行月球任务的最严重威胁之一是月球表面带静电的环境。由于月球大气层极其稀薄，月球直接暴露在太阳紫外线、X射线、太阳风、地球等离子体等的照射下。因此，月球上的尘埃云呈现出强烈的静电。月球的静电环境白天带正电，夜间带负电。由于月球上几乎没有大气层，空气阻力极小，即使是很小的撞击也能轻易吹走尘埃。带静电的碎石颗粒粘附在空间探索设备上时，可能会对其造成严重损害。例如，当粘附在光伏电池上时，这些颗粒会降低发电效率。在载人飞行任务中，它们会损坏保护宇航员的太空服，或穿透呼吸系统，造成危及生命的后果。KICT的研究小组由Shin,Hyusoung博士（与资深研究员Chung,Taeil和Park,Seungsoo博士一起）领导，开发了一个旨在模拟带电条件的试验室。其目的是实现类似月球表面的静电环境。附说明的设计测量单元原理图（不按比例）。资料来源：韩国土木建筑技术研究院（KICT）韩国信息和通信技术研究所开发的试验室集成了紫外线灯、电子束和等离子体发生器，可对测试物体表面进行正电或负电充电。该设备可用于利用紫外线辐射和电子束对月球土壤的复制品进行静电充电。这将有助于确定月球车上附着了多少材料，并预测潜在的问题。这项技术不仅仅是进行静电充电，还可以模拟月球在各种条件下的带电环境，如白天或夜晚环境，以及受地球等离子体影响的环境。这项研究工作的最大成就在于所开发的设备能够以定量和独立的方式测量所产生的光电流量，而光电流量对月尘在月昼期间的充电影响最大。这项研究获得的实验测量值与相应理论值之间的误差大约在5%以内，这证明了所开发技术的可靠性。因此，KICT的尝试不仅成功地再现了土壤尘埃仍带静电的类似月球的环境，而且还开发了相关的评估技术。这项研究工作为在大型脏热真空室（DTVC）中配备所开发的设备，以实现静电环境并进一步评估其性能奠定了基础。领导该项目的申博士说："我们的研究提出了将韩国在世界上首次开发的全尺寸DTVC与月球尘埃充电技术有效结合的可能性。这一解决方案将成为未来在月球上实施原地资源利用（ISRU）的一系列技术的试验台，解决并应对带电月球尘埃带来的一系列潜在技术挑战。"编译自:ScitechDaily...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1427230.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1427230.htm

科学家设计基于等离子体的新方法 为未来火星探索者生产氧气

科学家设计基于等离子体的新方法为未来火星探索者生产氧气一个国际研究小组已经设计出一种基于等离子体的方法来生产和分离火星环境中的氧气。这是美国宇航局的“火星氧原位资源利用实验”（MOXIE）的一个补充方法，它可能提供每公斤送往太空的仪器的高分子生产率。这样一个系统可以在开发火星上的生命支持系统中发挥重要作用。它还可以生产加工燃料、建筑材料和肥料所需的原料和基础化学品。在AIP出版的《应用物理学杂志》上，研究人员提出了一种利用和加工当地资源在火星上生成产品的方法。因为火星大气层主要是由二氧化碳形成的，可以通过分解产生氧气，而且其压力有利于等离子体的点燃，所以红色星球上的自然条件几乎是等离子体就地利用资源的理想条件。该团队包括来自里斯本大学、麻省理工学院、索邦大学、埃因霍芬理工大学和荷兰基础能源研究所的科学家们。研究人员指出，在火星上生产氧气的有两大障碍。“首先，分解二氧化碳分子以提取氧气。这是一个非常难以分解的分子，”研究作者、里斯本大学的VascoGuerra说。“其次，将产生的氧气从还包含例如二氧化碳和一氧化碳的气体混合物中分离出来。我们正在以一种整体的方式研究这两个步骤，以同时解决这两个挑战。这就是等离子体可以提供帮助的地方。”等离子体是物质的第四种自然状态，包含自由带电粒子，如电子和离子。电子很轻，很容易被电场加速到非常高的能量。Guerra说：“当子弹般的电子与二氧化碳分子碰撞时，它们可以直接分解它，或者转移能量使其振动。这种能量在很大程度上可以被引导到二氧化碳的分解中。与我们在法国和荷兰的同事一起，我们通过实验证明了这些理论的正确性。此外，等离子体中产生的热量也有利于氧气的分离。”氧气是创造一个可呼吸环境的关键，它也是为未来火星农业生产燃料和肥料的起点。就地生产燃料将是未来任务的需要。所有这些对于未来人类在火星上的定居都是至关重要的。通过分解二氧化碳分子来生产绿色燃料和回收化学品，等离子体技术也可能有助于解决地球上的气候变化。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1305539.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1305539.htm

科学家称冰冷的小行星在古代火星上倾倒了大量的水

科学家称冰冷的小行星在古代火星上倾倒了大量的水周三发表在《科学进展》上的这项研究指出，小行星是早期火星上水的一个输送机制。"在这个时候，火星受到了充满冰块的小行星的轰炸。"研究报告的共同作者MartinBizzarro周四在哥本哈根大学的一份声明中说："这发生在这个星球进化的头一亿年里。研究人员通过研究在地球上发现的火星陨石的成分看到了这种活动的线索。他们计算出这些小行星在很久以前俯冲轰炸火星时可能含有大量珍贵的液体。"这不仅仅是一个关于水的故事，它也是一个关于早期火星如何可能适合居住的故事。Bizzarro说："另一个有趣的角度是，小行星还携带了对生命具有重要生物学意义的有机分子。火星可能早在地球之前就已经在欢迎生命的到来。"研究人员已经看到了很多关于火星上过去的海洋和水流的证据。美国宇航局的毅力号探测器目前正在调查杰泽罗火山口的一个古代河流三角洲和湖床，它依然孜孜不倦地在寻找古代生命的迹象。2015年的一项研究表明，该星球上有一个比地球北冰洋更大的原始海洋。那篇论文估计有足够的水来建造一个450英尺（137米）深的全球海洋，新的研究工作将这一数字大大提升了。随着时间的推移，火星失去了大部分的水，尽管研究人员仍在研究它的去向。有些可能流失到了太空中，但有些可能被困在了该星球地壳的矿物中。关于火星极冠下可能藏有液态水的问题，目前正在进行辩论。科学家们将继续忙于探究火星水的历史。我们今天可能无法在那里游泳，但远古时期却是另一番景象。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1333141.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1333141.htm