科 技 成 果

“類軸子”粒子或非暗物質備選粒子

“類軸子”粒子

據科技日報2016年5月6日報道，瑞典斯德哥爾摩大學科學家對NASA費米太空望遠鏡提供的大量觀測記錄進行分析后發(fā)現，一種假設的暗物質“類軸子”粒子或許根本就不存在。相關研究已發(fā)表在《物理評論快報》雜志?？茖W家認為，暗物質可能由“類軸子”粒子（ALPs）組成，ALPs由某種特定的量子相互作用而產生，盡管其質量不足電子的十億分之一，但太空中可能充滿了這種粒子。不過，由于無法直接觀測ALPs，但當其經過磁場時，有極小幾率變成光子，為了試驗上述想法，科學家對從英仙座星系內名為NGC 1275的明亮伽馬射線源發(fā)出的伽馬射線進行觀測，如果ALPs存在，那么，當它們與伽馬光子之間相互轉換時即能發(fā)現，但遺憾的是，近6年來，費米太空望遠鏡并沒有觀測到相應的粒子。

新型復合金屬鋰電極材料可提高鋰電池性能

據科技日報2016年4月29日報道，美國科學家組成的研究團隊，最近在金屬鋰電極的實際應用研發(fā)方面取得重大突破，利用表面“親鋰化”處理的碳質主體材料成功制備出一種復合金屬鋰電極，此電極可大大提高鋰電池性能。研究團隊對材料表面特殊浸潤性進行深入研究后，提出“親鋰性”這一概念，并利用表面“親鋰化”處理的碳質主體材料，通過建立“親鋰”的界面材料體系，將金屬鋰融化之后，利用毛細作用吸入碳纖維網絡的空隙中，成功制備出含有支撐框架的復合金屬鋰電極，電極由10%體積比的碳纖維和金屬鋰材料組成。新研究的復合金屬鋰電極在碳酸鹽電解液體系的循環(huán)過程中具有較小的尺寸變化、極高的比容量和良好的循環(huán)及倍率性能，其電壓曲線也相對平滑，突破了當前制約金屬鋰電池大規(guī)模商業(yè)化的主要問題。該研究成果經美國《國家科學院院刊》在線發(fā)表后，受到業(yè)內的廣泛關注，依據不同材料的浸潤性所提出的“親鋰”“疏鋰”概念，為金屬鋰電極研究提供了新思路，并且對其他領域的研究具有極高的借鑒作用，成果已申請美國發(fā)明專利。

科學家發(fā)明新電化學方法制藥更便宜環(huán)保

據科技日報2016年4月29日報道，美國科學家發(fā)明了一種新的電化學方法，可更容易、更便宜、更環(huán)保地應用于制藥以及香料和香水生產，研究成果已發(fā)表在《自然》雜志。美國斯克里普斯研究所研究團隊研制的新烯丙基氧化方法，以電化學為基礎，電極由玻璃碳制成，氧化劑是叔丁基氫過氧化物液體，基本溶劑吡啶和丙酮，電化學中介物僅需一個步驟就可從無毒、廉價而廣泛使用的阻燃劑中獲得。研究人員利用該方法合成了一些常見化合物，并制造出一些萜烯天然產品，部分與藥物化學相關，還有一些可用于香料生產，其中一個反應還產生了難以獲得的圓柚酮，新方法在產量、安全及成本方面比以往的方法具有顯著優(yōu)勢。研究小組將與大型制藥公司合作，開發(fā)以電化學為基礎的烯丙基氧化反應方法，并期望10年后這種電化學方法在制藥及化工界獲得廣泛使用。

國內首臺太空3D打印機研制成功

空間在軌3D打印機

據科技日報2016年4月28日報道，中科院重慶綠色智能技術研究院和空間應用工程技術中心共同研制的國內首臺太空3D打印機，已經在法國波爾多成功完成拋物線失重飛行試驗，能夠在微重力環(huán)境下完成3D打印。據悉，該打印機最大零部件尺寸達200 mm×130 mm，在拋物線失重飛行試驗中進行了93次打印試驗，實現了塑料和復合材料等2種材料及失重、超重、正常重力狀態(tài)下3類工藝參數，4種模型等微重力打印，成功獲取了微重力環(huán)境下對3D打印工藝參數影響的試驗數據，為我國2020年完成空間站建造及后期運營奠定了基礎。

新型電池可反復充放電數萬次

據科技日報2016年4月28日報道，美國研究人員發(fā)明了一種以金納米線為材料的新型電池，可以反復充放電數萬次。納米線直徑只有頭發(fā)絲的幾千分之一，但導電性極強，而且具有很大的表面積來儲存和傳輸電子，科研人員一直嘗試在電池中使用納米線，不過，由于納米線極其脆弱，難以承受反復充放電和卷繞，在鋰離子電池中會發(fā)生膨脹并斷裂。為解決這一問題，研究人員先為金納米線罩上一層二氧化錳外殼，然后將其卷繞在一起，置入用類似樹脂玻璃材料構成的電解質中，在3個月內將試驗電池裝置反復充放電20萬次，沒有出現電池儲電能力下降或納米線折斷的情況，這是因為金屬氧化物外的膠狀物可以增強納米線的柔韌性，從而避免其發(fā)生斷裂。研究成果已發(fā)表在《美國化學學會能源研究快報》。

美科學家研制出處理速度最快的柔性硅晶體管

據科技日報2016年4月28日報道，美國威斯康星大學麥迪遜分校的科研團隊研制出處理速度最快的柔性硅基晶體管，能無線傳輸數據和能量，有望用在包括可穿戴電子設備和傳感器等在內的諸多領域。目前這一柔性硅晶體管的截止頻率為38 GHz，而模擬表明，其最高截止頻率高達110 GHz。研究人員運用低溫處理手段，借助簡單且成本低廉的納米壓印技術，在置于聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）基座上的柔性單硅晶體管上畫出電路。研究人員給晶體管添加了一層光敏材料，利用電子束平印術，在其上制造出了可重復使用的納米圖案模型；接著根據模型內的圖案，用干法刻蝕工藝在硅上切割出了精確的納米溝槽，并在溝槽上添加了能作為開關的寬電閘。由于該高性能晶體管擁有獨特的三維電流模式，因此耗能更少且效率更高。與傳統(tǒng)制造過程相比，新方法能劃分出更狹窄的溝槽，也將有助于讓更多晶體管簇擁在單個電子設備上。相關成果已發(fā)表在《科學報告》雜志。

新納米超材料助推太陽能電池革命

據科技日報2016年4月26日報道，澳大利亞國立大學和美國加州大學伯克利分校合作開發(fā)出一種納米超材料，其被加熱時能以不同尋常的方式發(fā)光。這一成果有望推動太陽能電池產業(yè)的革命，帶來能把輻射熱轉化成電能的熱光伏電池，在黑暗中收集熱量來發(fā)電。新型超材料有著納米級的微結構，由黃金和氟化鎂組成，能向特定方向發(fā)出輻射，還能改變形狀發(fā)出特殊的光，用這種材料制作匹配熱光伏電池不需要陽光直接照射，而是從周圍環(huán)境中收集紅外輻射形式的熱，不僅能回收利用發(fā)動機輻射的熱，還能與燃燒機結合按需發(fā)電。該材料的磁性呈雙曲線形分布，構成材料的基本單位還不到頭發(fā)截面的1/12 000，如果發(fā)射器和接收器的間距能達到納米級，用這種超材料為基礎造出的熱光伏電池的效率還能進一步提高。在這種構造中，輻射熱在二者之間傳遞的效率比傳統(tǒng)材料高10倍。相關研究已發(fā)表在《自然·通訊》雜志。

新器件讓電子皮膚化身“數字顯示屏”

據科技日報2016年4月22日報道，日本東京大學研究人員在柔性電子皮膚上創(chuàng)建出穩(wěn)定的聚合物發(fā)光二極管（PLED）等器件，其可發(fā)出紅、綠和藍三種顏色的光。它與電子皮膚的集成有望把人的手背未來變成顯示血氧水平的“數字屏幕”、運動員心率傳感器等，其發(fā)光效率超過以往同類產品的6倍，是迄今最薄且柔性足夠靈活的產品，未來或可將其粘附在身體上，甚至用來監(jiān)測情緒、壓力水平或不安狀況。該研究成果已發(fā)表在《科學進展》雜志。