前沿科技动态

苏格兰创业公司Gravitricity提出了一种基于重力的储能系统

据sciencemag 2021年4月22日消息，苏格兰创业公司Gravitricity提出了一种基于重力的储能系统。该系统由绞车、重达50吨的压铁和矿井等部分组成。在储能阶段，该系统从电网获取能量，并通过绞车提升压铁储存能量；在需要能量时，该系统释放储存的势能，转换为电能输出。Gravitricity公司称，该系统的储能成本约为每兆瓦171美元，相比之下液流电池储能成本约为每兆瓦274美元。目前，Gravitricity公司正在苏格兰建造一台功率为250千瓦的概念演示机并进行测试。未来，该公司计划在欧洲或南非的废弃矿山开发全尺寸原型系统。（张宇麒）

(图片来源：sciencemag)

韩国铁路研究所正在研制世界首台液氢机车

据h2-view 2021年4月21日消息，韩国铁路研究所正在研究以液氢为动力的液氢机车。该机车最高时速为150公里，最大行驶里程最少为1000公里，预计是其他国家700ba气态氢列车最大行驶里程的1.6倍，机车充氢所需的时间预计将比气氢机车减少20%。据悉，液态氢在零下253摄氏度或更低的温度下液化，它的压力比高压气态氢低得多，因此能够高稳定地储存和运输氢气，并且储存密度和运输效率是高压气氢的200% 和至少700% 。（张宇麒）

(图片来源：KRRI)

美国研究人员开发的活体机器人再升级，移速和自愈速度均提升

据newscientist网2021年3月31日消息，美国塔弗茨大学和佛蒙特大学研发团队成功开发了第二代微型生物机器人“Xenobots”，同样基于非洲爪蟾细胞构建。研究人员将非洲爪蟾的胚胎干细胞进行生长和增殖，使其分化形成纤毛，以此充当机器人的腿，使其无需肌肉细胞就能快速移动。该机器人与第一代相比，其移速更快，信息读写功能和自愈能力也大大增强，能够在5分钟内愈合严重撕裂伤口，照常工作。该活体机器人或在医疗领域具备非凡应用潜力，相关研究成果已发表于《科学·机器人学》期刊。（张宇）

(图片来源：newscientist)

英国将部署全球最大海洋观测系统，以保护海洋生物多样性

据英国政府官网2021年4月3日消息，英国政府将在10个海外领地部署海洋生物观测网络，以评估海洋保护工作的成效。该观测网络覆盖超过400万平方公里海域，包括66套立体声诱饵远程水下视频系统，在水下10米处的碳纤维支架上悬挂多个摄像机，可在7～10天内采集100份资料，使人们能更好地了解观测区域的生物多样性、功能和连通性，同时获取必要的海洋数据信息。此项目耗资200万英镑，将持续4年，是英国政府“蓝带”计划的一部分。“蓝带”计划用于支持英国海外属地海洋环境保护和可持续管理，得到了近2500万英镑的资助。（武志星）

(图片来源：英国政府官网)

美国加州大学伯克利分校攻克塑料降解难题，几周内就可使其完全降解

据Thedebrief.org 2021年4月22日消息，加州大学伯克利分校徐婷团队研制出一种真正的可生物降解塑料，这种塑料在受热和受水后几周内就能分解。研究人员生产聚酯塑料时，将食用聚酯的酶嵌入到聚酯塑料中。当接触到热和水时，这些酶就会被它们的包裹物释放出来，并将塑料分解成其组成部分。这种含有酶的塑料在分解时不会产生微塑料污染物，98%都能分解成小分子。此外，研究人员还证明这种酶不会改变塑料的基本特性，在大约170℃的温度下，塑料仍然可以熔化并挤压成纤维。相关研究成果发表于《自然》期刊。（武志星）

(图片来源：Thedebrief.org)

瑞士研发出一种具有稳定记忆的可编程机械超材料

据瑞士洛桑联邦理工学院官网2021年4月20日消息，瑞士洛桑联邦理工学院研发出一种由机械式位元组成的新装置，类似计算机硬盘里的磁位元，但其不但可以轻易写入、长久存储并随时读取以机械形式编码的数据，而且编码所含信息可以用来调整装置结构参数。一直以来，用超材料存储和提取非易失性数据的目标都是“难以捉摸”的状态。而此次成果为超材料工具集带来了值得关注的扩展，对于广大需要在运行中控制系统刚性和能量密度的工程应用具备重要应用潜力，同时这一成果将能给超低功耗主动式超材料带来新的设计方案。（武志星）

(图片来源：EPFL)

韩国研究人员开发出将2D图形转变成3D结构的打印技术

据PHYS网站2021年4月1日消息，韩国首尔国立大学研究人员开发出一种基于墨水笔，将2D平面图像转变为3D结构的打印技术。该技术基于表面张力辅助转化(STAT)机制，通过表面张力驱动实现干燥油墨膜的选择性剥离和漂浮，使用的墨水为聚乙烯醇缩丁醛（PVB）材料，此材料在干燥后会形成疏水性薄膜，浸入硫酸钾溶液后会从光滑平面脱离并形成立体结构，其表面形成水凝胶的可对其进行定型加固，以此实现2D平面到3D立体结构的转化。该技术被视为4D打印的一种，或在磁性软体机器人以及电子制造领域具备应用前景，相关研究成果已发表于《科学·进展》期刊。（张宇）

(图片来源：Phys官网)

NASA结束历时11年的“冰桥”行动，获取大量连续性极地数据

据NASA官网2021年4月20日消息，NASA近日正式宣布结束历时11年的“冰桥”行动。“冰桥”行动是冰观测卫星ICESat于2009年8月意外故障后，NASA用搭载仪器的飞机在南北极上空飞行并监测海冰、冰川和冰架的数据，用以取代卫星功能。二代冰观测卫星ICESat-2发射一年后的2019年11月，是“冰桥”行动的最后一次飞行。这一行动耗资巨大，但保持了两极冰观测数据的连续性，科研意义重大。（武志星）

(图片来源：NASA官网)

美国导弹防御局正式启动“滑翔段拦截弹”项目

据MDA网站2021年4月18日消息，美国导弹防御局发布“增强高超声速防御”跨部门公告，旨在向业界就与海军“宙斯盾”系统兼容的高超声速防御武器寻求建议，并计划在2021年授出研发合同。美国导弹防御局邀请业界提交白皮书，寻求在拦截作战过程中探测、跟踪和毁伤来袭武器的新型技术概念。美国导弹防御局寻求创新性概念，来发展具备高性能、可承受、可靠的能力，以在滑翔段拦截区域性高超声速威胁和防御其他先进武器。该公告的发布标志着美国导弹防御局正式启动“滑翔段拦截弹”项目。（张嘉毅）

(图片来源：mda.mil)

美国诺格公司的MEV-2在轨服务飞行器成功与现役卫星对接

据SPACE MWES网站2021年4月12日消息，美国诺格公司的“任务延寿飞行器”（MEV）2在轨服务飞行器成功与国际通信卫星公司的“国际通信卫星”（IS）10-02在轨卫星实现了对接。据悉，这是在轨服务飞行器首次在静地轨道上同一颗现役商业卫星实现对接。预计，MEV-2在轨服务飞行器将在5年内与该卫星保持对接状态，以延长卫星的使用寿命。诺格公司主管战略太空系统的副总裁威尔逊表示，此次任务的成功为该公司发展第二代服务卫星和机器人技术铺平了道路，将给商业和政府卫星管理者带来新的运营思路。（张嘉毅）

(图片来源：spacenews网)

NASA“机智号”火星直升机首飞成功

据nbcNEWS网站2021年4月19日消息，NASA“机智号”火星直升机在火星上完成首次飞行，成为第一架在地外星体上实现飞行的航空飞行器。在此次飞行中，该直升机飞行高度约3米，飞行总时长为39.1秒，执行了悬停、下降和着陆等设定动作。据悉，该直升机重约1.8千克，具有4片旋翼，由太阳能电池板为锂电池充电，将为人类探索火星提供新的探测方式。预计，NASA将在未来1个月内对直升机进行4次飞行测试。（张嘉毅）

(图片来源：nbcnews网)

美国研究人员开发出改良“脑胶”材料，可促进神经元创伤后再生

据cnBeta网2021年4月7日消息，美国乔治亚大学的研究人员开发出改良“脑胶”材料，能通过模仿脑细胞的支持结构防止组织丢失并再生神经元。研究人员对先前开发的“脑胶”水凝胶进行改进，重新设计了保护性蛋白质的表面，从而促进脑细胞再生和功能恢复。将改良后的水凝胶再次植入严重创伤性脑损伤的大鼠体内，20周后，研究人员通过称为“组织清除”方法的3D成像技术观察到大鼠的细胞修复增强且运动功能得到改善，表明脑胶可保护组织免受损伤并能在受损部位再生功能性神经元。相关研究成果发表于《科学进步》期刊。（张芮晴）

(图片来源：labroots)

澳大利亚皇家墨尔本理工大学开发出一种制造透明半导体的工艺

据Tech Xplore网2021年4月5日消息，澳大利亚皇家墨尔本理工大学研究人员开发出一种利用碲（Te）和硒（Se）的熔融混合物制造透明半导体的方法。研究人员首先制备碲和硒的熔融混合物，并使其在硬质表面上滚动，与氧气反应后，形成一层1.5纳米厚的超薄β碲酸盐（β-TeO2）氧化层。该氧化层在可见光谱内高度透明，并具有3.7eV的禁带宽度。经测试，利用这一材料制造的场效应晶体管显示出p型半导体的开关特性，并具有高空穴迁移率。该研究有望为新型透明电路的开发铺平道路。（唐乾琛）

(图片来源：Tech Xplore）

韩国高校研究人员开发出人工神经系统，可通过光感控制操作

据TechXplore网2021年4月12日消息，韩国成均馆大学、延世大学和西江大学研究人员合作开发出一种能够自主响应外界刺激的人工系统。该系统使用光电二极管将光转换为电信号，使用一种晶体管来模拟突触，并使用一种人工神经元电路来模拟大脑并连接机械手臂，使得系统可以对外界的刺激作出响应，从而完成机械运动。测试实验中，该系统能够自主识别落下的球并控制机械臂将其抓住，所有过程在几分之一秒内完成。该研究有望促进自主机器人的开发。（唐乾琛）

(图片来源：TechXplore)

美国科学家开发出无线脑机接口系统，首次实现脑机信号无线高宽带传输

据IEEE网2021年4月4日消息，美国BrainGate团队开发出全新的“无线脑机接口（BWD）”系统，可代替传统脑机接口用于传输来自大脑内部传感器信号的电缆。该系统由位于大脑皮质内的电极阵列和位于体外、固定在使用者头部的无线发射器构成。该系统续航时间长，可在极小的功耗下实现高带宽、高精度的无线信号传输，并摆脱了传统脑机接口繁冗的电缆束缚，允许使用者在家自行操作，为脑机接口的实际应用带来新的可能性，有助于研究人员为瘫痪患者恢复沟通和活动自由提供更直观、可靠的帮助。相关研究成果发表于《IEEE 生物医学工程学报》期刊。（张芮晴）

(图片来源：Braingate）

德国Quantum Brilliance公司正探索量子计算机小型化的方案

据科技纵览杂志网站2021年4月5日消息，德国Quantum Brilliance公司推出一款仅有服务器机架大小的量子计算机，并称正在进一步探索量子计算机小型化的方案。该计算机拥有5个量子位，且可在室温下运行。这些量子位基于金刚石中的缺陷制造，且免于受到热量和磁性杂质的影响。未来，Quantum Brilliance公司希望将量子计算机的大小缩小至“与图形显卡相当”的水平，以嵌入更多的设备，并拓展“边缘量子计算”等功能。（唐乾琛）

(图片来源：IEEE Spectrum)