前沿科技动态

美国海军利用数字孪生技术开发舰艇监测系统

据美国海上系统司令部网2021年9月1日消息，美国海军正在开发旨在利用数字孪生技术提升舰队维修能力的新型舰艇健康监测系统。据悉，该系统将为潜艇和航母的机械及船体结构配备传感器，利用边缘计算和数据特征进行辅助数据收集，使用机器学习算法判断运行状态，同时借助数字孪生技术预测未来可能发生的故障情况。此外，该系统预计于2022年1月在自防御试验舰上完成安装、测试和数据收集。（宗山雨）

(图片来源：美国海上系统司令部官网)

西门子歌美飒推出全球首款可回收风机叶片

据powermag 2021年9月9日消息，风电巨头西门子歌美飒近日推出全球首款可回收风机叶片。该叶片由木材和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等材料制成，使用玻璃和碳纤维浇筑并用树脂覆盖，整体轻质坚固，在到达使用寿命后能够将树脂与其他部件有效地分离，分离后的材料可以重复使用。西门子歌美飒的丹麦奥尔堡工厂已开始生产长达81米的可回收风机叶片。同时，西门子歌美飒正与德国莱茵集团、德国Kaskasi海上风力发电厂和法国EDF可再生能源公司等合作部署该叶片，预计2022年并网发电。西门子歌美飒还提出了“2040年可持续发展愿景”，计划到2040年使风力涡轮机完全可回收。（张宇麒）

(图片来源：Siemens Gamesa)

欧洲研究人员开发出室温自旋场效应晶体管

据PHYS网2021年9月7日消息，西班牙CIC纳米研究中心和德国雷根斯堡大学研究人员开发出室温自旋场效应晶体管，证实电子自旋可以在室温条件下无磁场的双层二维材料中存在。联合团队研究人员使用弱自旋轨道耦合和长自旋弛豫长度的石墨烯材料与各向异性自旋轨道强耦合的二硒化钨材料薄层，制作出双层范德华异质结构，并使用400摄氏度的温度对样品进行退火处理，使两种材料进一步贴近，最终通过向复合材料施加面内电场和背栅电压来控制材料中的自旋输运时间。这实现了室温下的电气控制自旋，而无需施加外部磁场。该研究有助于室温自旋场效应晶体管的研发，为节能自旋逻辑器件铺平道路。（唐乾琛）

(图片来源：Phys)

香港科技大学开发出基于氮化镓的互补逻辑集成电路

据TechXplore网2021年9月6日消息，香港科技大学研究人员开发出基于氮化镓（GaN）的互补逻辑集成电路。通常，氮化镓材料受限于材料特性而广泛用于功率和射频器件的制作，鲜用于逻辑器件的制作。香港科技大学研究人员基于硅基氮化镓功率HEMT（高电子迁移率晶体管）平台完成氮化镓互补逻辑集成电路的开发。该研究将有助于逻辑电路和功率转换电路的集成，帮助开发更贴合电力控制系统需求的电路。（唐乾琛）

(图片来源：TechXplore)

美科学家开发出迄今最真实的人肺类器官

据ucsdnews网2021年9月1日消息，美国加州大学圣地亚哥分校医学院的研究人员利用人肺干细胞，在实验室中培育出迄今最接近人类肺部且拥有人肺所有细胞类型的肺类器官，并用其再现肺部感染新冠病毒的情况，以对一些药物的药效和毒性进行测试。该肺类器官可扩展、个性化、成本效益高，可对多种肺疾病和流行病建模，使科学家能在人类临床试验开始前测试药物的疗效和毒性，排除无效化合物，还可用于探索与新冠病毒有关的未知领域，包括肺纤维化等并发症。相关研究成果发表于《电子生命》期刊。（张芮晴）

(图片来源：phys)

新型功能性生物炭复合材料有助于处理废水

据PHYS网2021年 9月15日消息，中国科学院合肥物质科学研究院吴正岩2021年教授领导的团队使用两种固体废物赤泥和玉米秸秆制备了新型功能生物炭复合材料（FBCs），并在酸性环境中利用其处理废水。研究人员通过赤泥和玉米秸秆的共热解制备FBCs，并将其用于酸性染料废水处理。FBCs由于含有碱性物质（主要是氧化钙）而表现出优异的中和性能，并且由于其拥有高表面积而对酸性染料具有吸附能力，此外其还可以通过磁铁收集回收。相关研究成果发表在《清洁生产杂志》上。（李维科）

日本科学家开发在日常活动中支持人类的紧凑型机器人肢体

据PHYS网2021年8月17日消息，荷兰埃因霍温科技大学（TU/e）化学工程和化学系的研究人员与荷兰应用技术科学研究院（TNO）、帝斯曼集团（DSM）、Brightlands材料中心等机构和企业合作，创造了一种受自然启发的基于液晶弹性体的墨水，可以通过墨水直写（DIW）在表面进行3D打印。研究人员开发的新型反光液晶墨水解决了传统液晶材料黏性不足以形成稳定固体结构，且很难排列分子以产生特定颜色的问题，未来可用于3D打印。相关研究成果发表在《先进材料》杂志上。（李维科）

(图片来源：TechXplore)

英国科学家开发能摸到的全息投影

据Wiley Online Library 2021年9月1日消息，来自格拉斯哥大学的一个工程师团队开发了一种称为“空气触觉”的新技术来创造与全息投影进行物理交互的感觉。研究团队打造了一个带有气动触觉反馈设备的伪全息投影，包含有3个主要组件，分别是伪全息显示、手势识别模块和触觉反馈设备。其中触觉反馈设备名为Aerohaptics，当用户操纵虚拟物体时，其通过指向用户手上的加压空气喷射来创造触摸感觉，同时还提供位置和强度控制，以适应各种交互场景。相关研究成果发表在Advanced Intelligent Systems期刊上。（李维科）

(图片来源： Wiley Online Library)

英科学家利用基因编辑技术培育出致癌物降低超90%的“健康”小麦

据the times网2021年9月3日消息，英国洛桑研究所和布里斯托尔大学的研究团队利用基因编辑技术培育出致癌物降低超90%的“健康”小麦。以往的研究发现，在油炸、烘烤以小麦面粉为原料的食品时，小麦面粉中的天门冬酰胺会生成2A类致癌物丙烯酰胺。该团队利用CRISPR技术对正常小麦的基因进行编辑，敲除了天门冬酰胺合成酶基因TaASN2。研究发现，与对照组相比，实验组小麦中天门冬酰胺含量下降逾90%。该新品种小麦将是英国或欧洲首个利用CRISPR基因编辑技术培育的小麦品种。（张芮晴）

(图片来源：the times)

美研究人员开发出“迷你”CRISPR基因编辑系统

据PHYS网2021年9月3日消息，美国斯坦福大学研究人员开发出一种高效、多用途的微型CRISPR系统。目前常用的Cas9和Cas12a等CRISPR系统均由大约1000到1500个氨基酸组成，由于尺寸太大，难以输送到细胞、组织或生物体中，所以应用范围有限。而此次研发的微型CRISPR系统“CasMINI”，仅有529个氨基酸，更容易进入人体细胞，是治疗眼病、器官退化和遗传病等各种疾病的潜在工具，为新的可能性打开了大门。（张芮晴）

(图片来源：phys)

日本理化学研究所（RIKEN）新兴物质科学中心实现三重量子纠缠

据Tom’ s Hardware网2021年9月19日消息，日本理化学研究所（RIKEN）新兴物质科学中心开发出一种基于硅实现3量子位量子计算机制，证实量子纠缠态可在3量子位之间存在。研究人员创建了3个由硅/硅-锗异质结构构成的量子点。每个硅量子点都有一个电子，它会随着强大的片上磁铁改变其自旋状态。磁铁会产生磁场梯度，将3个量子位的共振频率分开，从而使它们能够被单独寻址。研究人员首先通过构建一个双量子位门将其中的两个量子位纠缠在一起，形成基本量子电路，随后通过结合第3个量子位和门实现了3量子位的纠缠。该研究进一步加强了量子计算的可扩展性，而不仅仅是通过增加量子位的方式，有助于实现大规模量子计算。（唐乾琛）

(图片来源：RIKEN)

韩国成功进行潜射弹道导弹水下试射

据观察者网2021年9月7日消息，韩国军队宣布，韩军成功进行国产潜射弹道导弹水下试射，这标志着韩国成为继美国、俄罗斯、英国、法国、印度、中国和朝鲜后世界上第8个拥有潜射导弹的国家。据悉，韩军计划再对国产潜射导弹进行1～2次非公开试射后进行量产。韩联社称，依托潜艇的机动范围、垂直发射系统的隐蔽性以及弹道导弹的威力，潜射弹道导弹被视为战场规则改变者。未来，韩国将在“岛山安昌浩”号潜艇上部署该型潜射导弹。（张嘉毅）

(图片来源：defbrief.com)

朝鲜试射远程巡航导弹

据edition网站2021年9月13日消息，朝鲜民主主义人民共和国国防科学院于9月11日和12日成功对新开发的远程巡航导弹完成试射。报道称，远程巡航导弹在朝鲜境内沿着预定的椭圆及八字形轨道飞行，共飞行7580秒，精确打击了设定在1500千米范围内的目标。朝中社表示，远程巡航导弹是在完成朝鲜劳动党八大提出的国防科学发展及武器系统开发5年计划的重点目标中具有重大意义的战略武器；过去两年来，该导弹的开发工作根据科学而可靠的武器系统开发工序得到稳步推进，在此过程中成功进行了细节部分试验、数十次发动机地上点火试验、各种不同的试飞、制导试验、战斗部威力试验等。（张嘉毅）

(图片来源：edition.cnn.com）

美海军成功测试用于高超声速导弹的新发动机

据TheDefensePost网站2021年9月3日消息，美海军成功测试了一种用于高超声速导弹的新发动机，该导弹将由海军和陆军共同部署。美海军发布的新闻稿显示，作为其常规快速打击（CPS）进攻性高超声速能力和陆军远程高超声速武器发展的一部分，美海军对第二级固体火箭发动机进行了实弹测试。洛克马公司表示，此次测试的数据对发展高超声速技术具有重要意义。美海军在2022财年预算要求中详细说明了在DDG-1000平台上集成CPS的计划，并要求提供1.125亿美元的资金支持。（张嘉毅）

(图片来源：thedefensepost.com)

俄罗斯加里宁核电厂完成人工智能消防系统测试

据world nuclear news2021年9月7日消息，俄罗斯加里宁核电厂已完成人工智能消防系统的测试，该系统将会作为试点项目安装在核电厂汽轮机大厅。根据设计，该系统可持续监测周围环境，并根据温度或可燃气体（如氢气）来判断火灾情况，包括判断突发事件的类型、紧急情况的发展动态以及采用合适的灭火剂，并可在没有工作人员直接参与的情况下独立采取相应的行动。研究人员表示，未来这些技术可扩展到常规发电厂、航天发射中心、石油和天然气设施等情景中使用。（张宇麒）

(图片来源：Rosenergoatom）

俄罗斯研制出可代替蛙人保障舰艇安全的微型无人潜航器

据俄罗斯卫星通讯社网2021年8月28日消息，俄罗斯圣彼得堡国立海洋技术大学研制出一种名为“瓦里奥拉”的无人潜航器，用于保障停泊在外国港口或基地的俄海军舰艇的安全。该潜航器体积小、重量轻，操作员通过300米长的电缆向其发送控制信号，控制其水下运动。目前驻扎在外国基地或港口的海军舰艇，由海军陆战队在岸上、反破坏蛙人组在水下保护安全，新型潜航器可代替蛙人执行危险的水下任务。（宗山雨）

(图片来源：俄罗斯卫星通讯社)