科 技 成 果

科 技 成 果

“类轴子”粒子或非暗物质备选粒子

“类轴子”粒子

据科技日报2016年5月6日报道，瑞典斯德哥尔摩大学科学家对NASA费米太空望远镜提供的大量观测记录进行分析后发现，一种假设的暗物质“类轴子”粒子或许根本就不存在。相关研究已发表在《物理评论快报》杂志。科学家认为，暗物质可能由“类轴子”粒子（ALPs）组成，ALPs由某种特定的量子相互作用而产生，尽管其质量不足电子的十亿分之一，但太空中可能充满了这种粒子。不过，由于无法直接观测ALPs，但当其经过磁场时，有极小几率变成光子，为了试验上述想法，科学家对从英仙座星系内名为NGC 1275的明亮伽马射线源发出的伽马射线进行观测，如果ALPs存在，那么，当它们与伽马光子之间相互转换时即能发现，但遗憾的是，近6年来，费米太空望远镜并没有观测到相应的粒子。

新型复合金属锂电极材料可提高锂电池性能

据科技日报2016年4月29日报道，美国科学家组成的研究团队，最近在金属锂电极的实际应用研发方面取得重大突破，利用表面“亲锂化”处理的碳质主体材料成功制备出一种复合金属锂电极，此电极可大大提高锂电池性能。研究团队对材料表面特殊浸润性进行深入研究后，提出“亲锂性”这一概念，并利用表面“亲锂化”处理的碳质主体材料，通过建立“亲锂”的界面材料体系，将金属锂融化之后，利用毛细作用吸入碳纤维网络的空隙中，成功制备出含有支撑框架的复合金属锂电极，电极由10%体积比的碳纤维和金属锂材料组成。新研究的复合金属锂电极在碳酸盐电解液体系的循环过程中具有较小的尺寸变化、极高的比容量和良好的循环及倍率性能，其电压曲线也相对平滑，突破了当前制约金属锂电池大规模商业化的主要问题。该研究成果经美国《国家科学院院刊》在线发表后，受到业内的广泛关注，依据不同材料的浸润性所提出的“亲锂”“疏锂”概念，为金属锂电极研究提供了新思路，并且对其他领域的研究具有极高的借鉴作用，成果已申请美国发明专利。

科学家发明新电化学方法制药更便宜环保

据科技日报2016年4月29日报道，美国科学家发明了一种新的电化学方法，可更容易、更便宜、更环保地应用于制药以及香料和香水生产，研究成果已发表在《自然》杂志。美国斯克里普斯研究所研究团队研制的新烯丙基氧化方法，以电化学为基础，电极由玻璃碳制成，氧化剂是叔丁基氢过氧化物液体，基本溶剂吡啶和丙酮，电化学中介物仅需一个步骤就可从无毒、廉价而广泛使用的阻燃剂中获得。研究人员利用该方法合成了一些常见化合物，并制造出一些萜烯天然产品，部分与药物化学相关，还有一些可用于香料生产，其中一个反应还产生了难以获得的圆柚酮，新方法在产量、安全及成本方面比以往的方法具有显著优势。研究小组将与大型制药公司合作，开发以电化学为基础的烯丙基氧化反应方法，并期望10年后这种电化学方法在制药及化工界获得广泛使用。

国内首台太空3D打印机研制成功

空间在轨3D打印机

据科技日报2016年4月28日报道，中科院重庆绿色智能技术研究院和空间应用工程技术中心共同研制的国内首台太空3D打印机，已经在法国波尔多成功完成抛物线失重飞行试验，能够在微重力环境下完成3D打印。据悉，该打印机最大零部件尺寸达200 mm×130 mm，在抛物线失重飞行试验中进行了93次打印试验，实现了塑料和复合材料等2种材料及失重、超重、正常重力状态下3类工艺参数，4种模型等微重力打印，成功获取了微重力环境下对3D打印工艺参数影响的试验数据，为我国2020年完成空间站建造及后期运营奠定了基础。

新型电池可反复充放电数万次

据科技日报2016年4月28日报道，美国研究人员发明了一种以金纳米线为材料的新型电池，可以反复充放电数万次。纳米线直径只有头发丝的几千分之一，但导电性极强，而且具有很大的表面积来储存和传输电子，科研人员一直尝试在电池中使用纳米线，不过，由于纳米线极其脆弱，难以承受反复充放电和卷绕，在锂离子电池中会发生膨胀并断裂。为解决这一问题，研究人员先为金纳米线罩上一层二氧化锰外壳，然后将其卷绕在一起，置入用类似树脂玻璃材料构成的电解质中，在3个月内将试验电池装置反复充放电20万次，没有出现电池储电能力下降或纳米线折断的情况，这是因为金属氧化物外的胶状物可以增强纳米线的柔韧性，从而避免其发生断裂。研究成果已发表在《美国化学学会能源研究快报》。

美科学家研制出处理速度最快的柔性硅晶体管

据科技日报2016年4月28日报道，美国威斯康星大学麦迪逊分校的科研团队研制出处理速度最快的柔性硅基晶体管，能无线传输数据和能量，有望用在包括可穿戴电子设备和传感器等在内的诸多领域。目前这一柔性硅晶体管的截止频率为38 GHz，而模拟表明，其最高截止频率高达110 GHz。研究人员运用低温处理手段，借助简单且成本低廉的纳米压印技术，在置于聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）基座上的柔性单硅晶体管上画出电路。研究人员给晶体管添加了一层光敏材料，利用电子束平印术，在其上制造出了可重复使用的纳米图案模型；接着根据模型内的图案，用干法刻蚀工艺在硅上切割出了精确的纳米沟槽，并在沟槽上添加了能作为开关的宽电闸。由于该高性能晶体管拥有独特的三维电流模式，因此耗能更少且效率更高。与传统制造过程相比，新方法能划分出更狭窄的沟槽，也将有助于让更多晶体管簇拥在单个电子设备上。相关成果已发表在《科学报告》杂志。

新纳米超材料助推太阳能电池革命

据科技日报2016年4月26日报道，澳大利亚国立大学和美国加州大学伯克利分校合作开发出一种纳米超材料，其被加热时能以不同寻常的方式发光。这一成果有望推动太阳能电池产业的革命，带来能把辐射热转化成电能的热光伏电池，在黑暗中收集热量来发电。新型超材料有着纳米级的微结构，由黄金和氟化镁组成，能向特定方向发出辐射，还能改变形状发出特殊的光，用这种材料制作匹配热光伏电池不需要阳光直接照射，而是从周围环境中收集红外辐射形式的热，不仅能回收利用发动机辐射的热，还能与燃烧机结合按需发电。该材料的磁性呈双曲线形分布，构成材料的基本单位还不到头发截面的1/12 000，如果发射器和接收器的间距能达到纳米级，用这种超材料为基础造出的热光伏电池的效率还能进一步提高。在这种构造中，辐射热在二者之间传递的效率比传统材料高10倍。相关研究已发表在《自然·通讯》杂志。

新器件让电子皮肤化身“数字显示屏”

据科技日报2016年4月22日报道，日本东京大学研究人员在柔性电子皮肤上创建出稳定的聚合物发光二极管（PLED）等器件，其可发出红、绿和蓝三种颜色的光。它与电子皮肤的集成有望把人的手背未来变成显示血氧水平的“数字屏幕”、运动员心率传感器等，其发光效率超过以往同类产品的6倍，是迄今最薄且柔性足够灵活的产品，未来或可将其粘附在身体上，甚至用来监测情绪、压力水平或不安状况。该研究成果已发表在《科学进展》杂志。