科 技 成 果

科 技 成 果

纸基陶瓷可制成随机激光器

据科技日报2016年11月22日报道，来自意大利罗马大学和德国慕尼黑技术大学的国际团队，创建了第一个基于纤维素纸的可控随机激光器，其成功利用了陶瓷二氧化钛的光散射效应。相关成果发表在《高级光学材料》杂志。慕尼黑技术大学斯特劳宾科学中心利用自然和生物材料的模型开发新的材料和技术。实验中，研究人员用有机金属化合物原钛酸四乙酯浸渍常规的实验室滤纸，待干燥后将之置于一定温度中，生成了通常用在防晒霜中的陶瓷二氧化钛。防晒霜的防晒效果是基于二氧化钛的强烈光散射效应，随机激光器也利用了这一效应。研究团队认为，滤纸中的长纤维可形成稳定结构，因此可以作为随机激光器的结构模板使用。研究人员还发现，在光谱仪的帮助下，他们能够区分结构模板材料中不同波长的激光并将其单独定位、彼此分开。虽然随机激光器的发展仍在起步阶段，但鉴于它的多方向性且多种颜色等功能特点，可用作微型开关或检测结构变化。

欧盟研制新智能玻璃窗

据科技部网站2016年11月18日报道，由欧盟7个成员国组成的欧洲跨学科研发团队，研制出智能玻璃窗解决方案。研发团队采用目前欧洲市场上流行的标准三层玻璃窗格作为研究基础，利用含有暗色纳米颗粒物的水基液体替代玻璃层之间的空气或真空，通过全自动智能调节液体中的纳米颗粒物数量，使外玻璃层液体最大化吸收阳光热量和遮挡强烈阳光，液体中纳米颗粒物的数量愈多，吸收的热量愈多和遮挡阳光的效果愈好，内玻璃层液体根据室内室外气候环境条件，自动加热或制冷液体以保持室内温度舒适度。整个玻璃窗的主要功能为最大化增加玻璃窗格的隔热性。中间环节分别由管道、储能装置、热交换机和热泵全自动智能相联。目前，研发团队研制的新智能玻璃窗已进入结构优化阶段，可在原有基础上至少降低30%的建筑能源消耗，具有巨大商业潜力，下一步研发团队将进行极端气候试验，以确保智能玻璃窗适应任何环境条件。

加拿大、德国研究人员发明原子开关

据科技部网站2016年11月18日报道，加拿大阿尔伯塔大学国家纳米中心和德国马克斯·普朗克研究所的联合研究团队，制造出是目前市场上最小的开关或晶体管近1/100的原子开关，将会带来更小、超高效的计算机，相关成果发表在《自然通讯》杂志。目前最小的晶体管约14 nm，1 nm可以容纳约1000个原子，阿尔伯塔研究团队制造的原子开关可以缩小到只有几个原子那么大。这项发明可以带来更节能、更小尺寸的计算机，对于解决数字设备能耗问题非常重要，全球约3%的能源被用于数字信息交换和计算机，有报告预计未来几十年其能耗有可能上升到10%～15%，这项技术能帮助制造出超低能耗的电子设备，该团队的目标是制造出是当前计算机或手机能耗1/1000的电子设备。

美企业利用3D打印制造涡轮机关键零件

据科技部网站2016年11月11日报道，美国通用电气公司(GE)的研发人员最近成功使用3D打印技术为其涡轮机生产一种称为柔性端口的关键零件，其打印过程全程60小时，打印成品有95%可以通过测试标准。今年4月，GE投入7300万美元成立先进制造工程研发中心，目的是在3D打印、新材料、自动化、软件平台等先进制造技术领域重塑产品的设计与生产，未来还将为厂区和研发中心追加3.27亿美元投资。

美国利用输电线路开发低成本无线通信技术

据科技部网站2016年11月10日报道，美国AT&T公司近日宣布实施AirGig计划，旨在利用已有的输电线路传输高速无线通信数据，从而降低无线通信普及成本，这对于无线通信低覆盖地区和其它发展中国家具有重要意义。这一计划预计2017年进行实地试验。目前，公司已对其100多项技术进行专利申请，在已批准的专利中，其核心是一款低成本的塑料天线，安装在中压输电线路上，通过无线方式获取电源，可发射经过调制的毫米波(24GHz以上)信号。该装置可以与小蜂窝或分布式天线系统灵活组网，成功解决入户问题，此外还可以监测电网中发生故障的位置，并能与智能电网应用相结合。目前，毫米波技术是美国5G无线通信研发的重点。除AT&T外，谷歌、Facebook等互联网公司纷纷投入毫米波无线通信技术研发。美国联邦通信委员会于2016年7月制定规则，在毫米波频段分配了近11GHz的频谱资源，用于未来的5G无线通信，希望美国能够领导全球通信产业。

澳大利亚研究人员开发新型量子位

据科技部网站2016年10月31日报道，澳大利亚新南威尔士大学(UNSW)科学家开发出一种新的量子位，其量子叠加态稳定性比此前提高了10倍，有助于开发更可靠的硅基量子计算机，相关成果发表在《自然·纳米技术》杂志。量子计算机的速度和能力有赖于量子系统对叠加在一起的多个量子进行同时处理，让量子计算机能够进行高效率的并行计算，对诸如巨大数据库的搜索等问题具有强大的处理能力。该研究负责人表示，量子计算机最大的挑战在于如何长时间保留量子态叠加，这有利于保留更长时间的量子信息，从而创建更可靠的量子计算机。过去10年，团队已经能够通过在静态磁场中，利用硅芯片单个磷原子的电子自旋态编码量子信息，建立了目前量子态叠加保留时间最长的固态器件量子位。此外，研究团队提出了新的量子信息编码方法，新型量子位实现了单个电子的自旋态与高频振荡电磁场耦合，由于微波产生的电磁场以非常高的频率稳定振荡，任何非同频率的噪声或干扰都没什么效果，耦合后的量子位相比于单独的电子自旋，其量子态叠加保留时长提高了10倍。这种新型量子位是基于标准硅芯片技术构建的，这为基于传统计算机的现有制造工艺来创建强大而可靠的量子处理器奠定了基础。

NASA开发新型遥感仪器探测生命迹象

据科技日报2016年11月8日报道，NASA戈达德航天飞行中心科学家，基于美军监控空气中危险化学物、毒气及病原体的遥感技术，开发出一种生命迹象激光探测仪(BILI)的原型装置，其可以探测出火星和太阳系其他星球是否存在生命迹象。BILI将是首个能扫描星际尘埃的遥感仪器，其超强激光器可向尘埃发出激光脉冲，激发尘埃云层的颗粒物发出荧光，通过对荧光光谱进行分析，即可确定这些尘埃是否含有有机生命颗粒以及这些颗粒的大小。检测结果表明，其既能检测出公众场所的生物恐怖威胁，也能有效探测出火星上的有机生物信号。该装置也能安装在绕轨飞行的探测器上，增强NASA在太阳系搜寻生命信号的能力。研发人员将继续改进BILI的各项性能，包括增强抗震性、减小尺寸，以确保其能探测火星地面悬浮颗粒中的痕量有机分子。

美科学家发现诱导非超导材料产生超导性的新方法

据科技日报2016年11月3日报道，美国休斯顿大学得克萨斯超导中心科学家开发出新方法，能诱导非超导材料产生超导性，还可增强超导材料的超导性能，拓展其应用范围。相关成果发表在《美国科学院院刊》杂志。该中心华裔科学家朱经武及其团队利用界面组装技术，诱导非超导材料钙铁砷复合物界面表现出超导性，发现高温超导体的全新方法，验证了上世纪70年代提出的两种不同材料交界处可诱导出超导性的理论。超导性应用领域非常广泛，但需要制冷到绝对零度，阻碍了普及应用，新研究可以让科学家开发出各种更便宜更高效的超导材料，并且找到能在较高温度表现出超导性的超导体。

3D打印技术首次制造出磁体为生产特殊磁体开辟新途径

据科技日报2016年11月1日报道，奥地利科学家研制出一种特殊的3D打印机，能打印出具有复杂形状和精确定制磁场的永久磁体，为制造特殊磁体开辟了新途径。新研制的磁体打印机功能与生产塑料结构的3D打印机非常类似，区别在于磁体打印机使用特制的磁性微颗粒的长丝，打印机会加热材料并使用喷嘴点对点地将其涂在合适位置，得到的三维物体90%由磁性材料组成，10%是塑料。打印出的产品没有磁性，在流程最后，研究人员让打印物体接触一个强外磁场，将其转化成一块永久磁体。新打印机打印的产品不仅迅速而且性价比很高，目前科学家正在对新技术进行更深入细致的研究。