科学家发明利用振动能量运行的突破性新型微型电源转换器

科学家发明利用振动能量运行的突破性新型微型电源转换器加州大学圣迭戈分校和CEA-Leti的研究人员开发了一种新型压电式DC-DC转换器，通过将电源开关集中在单个芯片上，大大缩小了尺寸并提高了效率，有望在技术设备中得到广泛应用。上图为拟议中的压电转换器的芯片照片。资料来源：加州大学圣地亚哥分校该团队开发的电源转换器比目前用于这一用途的巨大、笨重的电感器要小得多。这些设备最终可用于任何类型的直流-直流（DC-DC）对话，包括智能手机、计算机、服务器群和AR/VR头戴式设备。突破性研究成果在旧金山举行的ISSCC2024会议上，发表了题为"基于压电谐振器的集成式双侧串联/并联20至2.2VDC-DC转换器，损耗降低了310%"的论文。论文报告说："双侧串联/并联压电谐振器（DSPPR）是首个用于基于压电谐振器的功率转换的集成电路，与之前发布和共同设计的分立式设计相比，其在VCR<0.125时的损耗降低了310%。"加州大学圣迭戈分校电气与计算机工程系教授PatrickMercier是这篇论文的资深作者，他说："这种创新方法提高了性能，尤其是在低电压转换率的情况下--在这一领域，之前的研究一直在努力保持高效率和压电材料的最佳利用率。"该论文解释说，与分立设计相比，混合DSPPR转换器利用集成电路的能力，以较小的面积提供复杂的功率级，并能在电压转换比(VCR)小于0.1的情况下实现设备的高效运行。革命性的单芯片解决方案CEA-Leti硅元件部科学总监GaelPillonnet说："该集成电路为将所有电源开关整合到单个芯片上提供了一个独特的机会，大大减少了PCB的占地面积，并提高了相位控制精度。"此外，在压电直流-直流转换器的前级和后级中加入额外的电容式转换器级，也有助于提高性能。这种战略性集成减少了对压电材料的需求，从而使转换器更加紧凑，总体积明显缩小。Pillonnet说："与拟议拓扑结构带来的巨大收益相比，额外电容器的边际增加（不到10%）就显得微不足道了。""直流-直流转换器，尤其是我们工作的重点--低VCR范围内的直流-直流转换器，在各行各业都有广泛的应用，如大功率计算服务器、汽车系统、USB充电器和电池供电设备等，"Mercier研究小组的博士生、论文第一作者刘文钦（Wen-ChinBrianLiu）说。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1422034.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1422034.htm

科学家发明了一种可以不断生长的机器人

科学家发明了一种可以不断生长的机器人这个名为FiloBot的生长机器人由意大利理工学院的科学家设计，灵感来自攀缘植物的适应性和环境探索策略。该机器人使用热塑材料来构建自己的茎状身体，生长方向由环境刺激决定，光线传感使之拥有向光性或趋暗性，重力传感使之能向地心前行，一般扰动可以自主决策避障。投稿：@TNSubmbot频道：@TestFlightCN

比光子本身还薄 科学家发明了已知最小的导光方式

比光子本身还薄科学家发明了已知最小的导光方式芝加哥大学的科学家们发现，一种只有几个原子厚的玻璃晶体可以捕捉和携带光--而且可以用于各种应用。研究报告合著者HanyuHong手持的塑料中央的细线就是这种材料。图片来源：JeanLachat通过一系列创新实验，他和他的团队发现，只有几个原子厚度的玻璃晶体薄片可以捕获并携带光线。不仅如此，它的效率还出奇地高，可以传播相对较远的距离--一厘米，这在基于光的计算领域是非常远的。JiwoongPark教授（左）和科学家HanyuHong（右）在激光实验室，他们在那里确认这种材料可以携带光--尽管它比光本身还要小。图片来源：JeanLachat这项研究最近发表在《科学》（Science）杂志上，展示了本质上的二维光子电路，并可能为新技术开辟道路。这项研究的主要作者、詹姆斯-弗兰克研究所（JamesFranckInstitute）和普利兹克分子工程学院（PritzkerSchoolofMolecularEngineering）化学系教授兼系主任朴智雄（JiwoongPark）说："我们完全惊讶于这种超薄晶体的强大功能；它不仅能保持能量，还能将能量传递到比任何人在类似系统中看到的要远一千倍的地方。被困住的光也表现得像在二维空间中行进一样"。引导光线新发明的系统是一种引导光的方法，被称为波导，本质上是二维的。在测试中，研究人员发现，他们可以使用极其微小的棱镜、透镜和开关来引导光沿着芯片的路径--所有这些都是电路和计算的要素。光子电路已经存在，但它们要大得多，而且是三维的。最关键的是，在现有的波导中，光粒子--即所谓的光子--总是在波导内封闭地传播。科学家们解释说，在这种系统中，玻璃晶体实际上比光子本身还要薄，因此光子的一部分实际上在传播过程中伸出了晶体。JiwoongPark教授（左）和科学家HanyuHong（右）在芝加哥大学Park的实验室里检查这种材料。在测试中，他们可以使用微小的棱镜、透镜和开关来引导光线沿着芯片的路径--所有这些都是电路和计算的要素。图片来源：让-拉查特这就有点像在机场里建造一个传送行李箱的管道与把行李箱放在传送带上的区别。在传送带上，行李箱是露天的，你可以很容易地在途中看到并调整它们。这种方法使得利用玻璃晶体制造复杂设备变得更加容易，因为光线可以通过透镜或棱镜轻松移动。光子还可以体验沿途的状况信息。想想看，检查从室外进来的行李箱，看看外面是否下雪了。同样，科学家们可以想象用这些波导来制造微观层面的传感器。Park解释说："比如说，你有一个液体样本，你想感知是否存在某种特定的分子。你可以这样设计，使波导穿过样品，而该分子的存在将改变光的表现。"科学家们还对构建非常薄的光子电路感兴趣，这种电路可以堆叠在一起，在相同的芯片面积上集成更多的微小器件。他们在这些实验中使用的玻璃晶体是二硫化钼，但其原理也适用于其他材料。科学家们说，虽然理论科学家们已经预测到这种行为应该存在，但在实验室中真正实现这种行为却是一个长达数年的过程。"这是一个极具挑战性但又令人满意的问题，因为我们进入了一个全新的领域。因此，我们所需要的一切都必须自己设计--从材料的生长到测量光是如何移动的，"该论文的共同第一作者、研究生HanyuHong说。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1385859.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1385859.htm

科学家发明轻质机械可调混凝土系统 具有能量收集和传感能力

科学家发明轻质机械可调混凝土系统具有能量收集和传感能力描绘在高速公路上使用的新型超材料混凝土的概念作品皮特大学土木与环境工程系助理教授AmirAlavi说："现代社会在建筑中使用混凝土已经有几百年了，这是由古罗马人最初创造的，在我们的基础设施项目中大量使用混凝土意味着需要开发新一代的混凝土材料，使其更加经济和环境可持续，同时提供先进的功能。我们相信，通过在建筑材料的开发中引入超材料范式，我们可以实现所有这些目标。"Alavi和他的团队之前已经开发了自我意识的超材料，并探索了它们在智能植入物等应用中的用途。这项研究引入了超材料在混凝土创造中的使用，使材料有可能被专门设计用于其目的。脆性、灵活性和可塑性等属性可以在材料的创造过程中进行微调，使建设者能够在不牺牲强度或寿命的情况下减少材料的使用。这个项目提出了第一个具有超压缩性和能量收集能力的复合超材料混凝土。这种轻质和机械可调的混凝土系统可以为混凝土在各种应用中的使用打开一扇大门，如机场的减震工程材料，以帮助减缓失控的飞机或地震基础隔离系统。不仅如此，这种材料还能够发电。虽然它不能产生足够的电力来向电网送电，但产生的信号将足以为路边的传感器供电。超材料混凝土在机械激励下自我产生的电信号也可用于监测混凝土结构内部的损坏，或监测地震，同时减少其对建筑物的影响。最终，这些智能结构甚至可以为嵌入道路内部的芯片供电，在GPS信号太弱或激光雷达不起作用时，帮助自驾车在高速公路上导航。该材料由嵌入导电水泥基体中的增强型辅助聚合物格子组成。当机械触发时，这种复合结构会在各层之间诱发接触电化。用石墨粉增强的导电水泥在该系统中充当电极。实验研究表明，该材料在循环负载下可以压缩到15%，并产生330微瓦的功率。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1358535.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1358535.htm