前沿科技动态

美国科罗拉多大学博尔德分校创造出γ-石墨炔材料

据PHYS网2022年5月21日消息，美国科罗拉多大学博尔德分校的研究人员创造出一种石墨炔（graphyne）材料，这是一种可以与石墨烯的导电性相媲美但可控的材料。研究人员通过炔基取代苯单体的可逆动态炔烃易位合成了周期性的sp-sp2杂化碳同素异形体γ-石墨炔（γ-graphyne），同时使用两种不同的六烷基取代苯作为共聚单体来生成晶体γ-石墨炔，实现了动力学和热力学控制之间的平衡。研究人员将继续探索这种新型材料的电子传导、机械和光学特性。相关研究成果发表在《自然·合成》（Nature Synthesis）期刊上。（李维科）

(图片来源：Phys.org)

中德研究人员开发出木质泡沫以保持建筑物凉爽

据美国化学会网站2022年5月17日消息，中国南京林业大学和德国哥廷根大学（University of Göttingen）的研究人员开发出一种由木基纤维素纳米晶体制成的轻质泡沫，该材料可以反射阳光、散发吸收的热量并且具备隔热性能。研究人员将纤维素纳米晶体与硅烷桥（silane bridge）连接在一起，然后在真空下冷冻和干燥材料，使得纳米晶体垂直排列，形成一种白色的轻质泡沫。计算结果表明，将该材料放置在建筑物的屋顶和外墙上可以平均减少35.4%的冷却能源需求。相关研究成果发表在《纳米快报》（Nano Letters）上。（李维科）

(图片来源：美国化学会网站)

美国研究人员开发出“物理智能”软体机器人

据TechXplore网2022年5月23日消息，美国北卡罗来纳州立大学和宾夕法尼亚大学的研究人员开发出能够在迷宫等复杂环境中，通过“物理智能”（physical intelligence）自主导航而无需人类干预的软体机器人。该机器人由液晶弹性体制成，呈扭曲带状，当其所在表面温度高于气温时，机器人接触表面的部分会收缩，而暴露在空气中的部分不会收缩，使得机器人可以在表面滚动。当机器人遇到物体时，机器人会稍微旋转以绕过障碍物，或从中央位置“折断”以释放存储的变形能量使其越过障碍物。相关研究成果发表在《美国国家科学院院刊》上。（李维科）

(图片来源：TechXplore)

加拿大研究人员利用复合材料4D打印技术为无人机开发新的柔性机翼

据康考迪亚大学网站2022年5月10日消息，加拿大康考迪亚大学（Concordia University）的研究人员使用复合材料4D打印技术制造可变弯度的自适应机翼结构（ACTE）。研究人员采用由树脂固定的细丝材料，经由4D复合打印机将其展开成超薄层，再将这些层压在一起并在180℃的烘箱中固化后冷却至0℃，形成坚硬但不易碎的材料。该材料可用于制造一种附在主翼体上但可以弯曲达到20度的襟翼，以替换常用的铰接式襟翼，可使无人机机翼制造成本更低、飞行效率更高。相关研究成果发表在《复合结构》（Composite Structures）期刊上。（李维科）

(图片来源：康考迪亚大学网站)

美国研究人员利用电磁拓扑绝缘体使5G频谱带宽翻倍

据TechXplore网2022年5月11日消息，美国圣路易斯华盛顿大学、哥伦比亚大学和纽约城市大学首次在集成芯片上使用电磁拓扑绝缘体，使5G频谱带宽翻倍。拓扑绝缘体是一种独特的物质状态，表面导电但整体不导电，可用于一系列技术，包括无线通信、雷达和量子信息处理。拓扑绝缘体的非互易性确保了电磁波的单向传播，可用于全双工通信——这是一种允许以有效方式同时使用相同频率传输和接收数据的方法，从而使频谱容量增加一倍。该研究有望用于新兴5G无线应用，如多天线全双工无线通信和多天线脉冲雷达。（翟丽影）

(图片来源：TechXplore)

美国佐治亚理工学院开发出新的电调光子超表面平台

据PHYS网2022年5月16日消息，美国佐治亚理工学院研究人员开发出一种新的电调光子超表面平台。超表面具有特殊的光学特性，可使光学系统变得轻薄。然而，传统的超表面都是无源的，这意味着其性能在制造后无法改变或调整。美国佐治亚理工学院的研究人员通过局部加热一种名为特殊相变材料（PCM）的纳米光子材料，从而改变PCM光学特性，开发出新型电调光子超表面平台。经测试，该平台具有大范围的光谱调谐操作性能以及更快的调谐速度。预计该技术将对激光雷达系统、成像、光谱学和传感等相关技术及应用产生直接影响（翟丽影）

(图片来源： Phys.org)

全球首艘零排放“无人”集装箱船正式投入运营

据Safety4Sea网2022年5月3日消息，欧洲船企联手打造的全球首艘零排放“无人”集装箱船“Yara Birkeland”号将正式投入运营，意味着航运业即将进入“无人船”时代。该船长80米，宽15米，能够装载120个20英尺标准集装箱，最大航速13节，由挪威雅苒国际和挪威康士伯海事合作研发，采用了多种先进技术，包括远程控制和无人自动运营所需的传感器，以及电力推进、电池和控制系统。据报道，“Yara Birkeland”号将部署在挪威南部港口之间的航线上，初期每周将航行两次。（宗山雨）

(图片来源：雅苒国际集团官网)

英国正在研发水面水下两用型无人系统样机

据英国简氏防务周刊2022年5月12日消息，英国皇家海军正在与国防部防务设备和支持（DE&S）未来能力小组（FCG）合作研发一艘水面水下两用自主无人系统样机。该样机配备后勤、侦察、无人系统等载荷，可按需潜入海底。英国海军未透露参研公司名称及具体项目名称。据报道，该项目是未来能力小组“快速敏捷原型设计，为作战而扩展”（RAPSO）商业模式例子之一，该模式涉及开发技术成熟度较低的能力，或将商业技术引用于军用样机中，一旦成功即可快速开发和扩展。（宗山雨）

(图片来源：UK Defence News)

美国Form Energy公司开发出成本低、可长时储能的铁空气电池

据BNEF2022年5月10日消息，美国Form Energy公司正在利用可逆生锈原理制造铁空气电池。该电池充电时，电流将铁锈转化为金属铁，电池释放氧气；放电时，电池从空气中吸收氧气并将铁金属转化为铁锈。该电池的单个电池模块约为一台洗衣机大小，一个大电池单元包含10至20组电芯，每组电芯都有铁电极、液体电解质和空气电极，这些电池还可以组合成一个更大的储能系统。Form Energy表示，如果成规模，铁空气电池的储电成本将不到锂离子电池的十分之一，同时该电池原料丰富且易回收利用。此外，由于该电池被设计成会缓慢释放能量，因此适合于电网规模的储能。（张宇麒）

(图片来源：Form Energy)

俄罗斯建成“雅库特”号破冰船首座动力堆

据Rosatom网2022年5月17日消息，俄罗斯22220型核动力破冰船“雅库特”号的第一座RITM-200反应堆已经制造完成。RITM-200是俄罗斯最新型破冰船动力堆，重147.5吨，高7.3米，直径3.3米。该反应堆的主要优势是体积小且造价低。相对于以前使用的破冰船动力堆KLT，RITM-200重量轻一半，体积小一半，功率增加2.5万千瓦。22220型破冰船是当前世界上最强大的核动力破冰船，配备两座RITM-200反应堆，每座反应堆热功率17.5万千瓦，电功率6万千瓦。这种破冰船能够在北极条件下为船队护航，可以破3米厚的冰层。（张宇麒）

(图片来源：Rosatom)

DARPA计划启动MoHAWC高超声速吸气式武器技术项目

据c4isrnet网站2022年5月9日消息，DARPA将基于正在研发的“高超声速吸气式武器概念”（HAWC）项目经验，启动后续MoHAWC项目，并计划开展4次超燃冲压巡航导弹飞行验证。DARPA在2023财年为MoHAWC项目申请了6000万美元，并将由洛马和雷神公司对超燃动力验证弹开展飞行试验。DARPA表示，MoHAWC项目的发展将为美军正在研发的“高超声速攻击巡航导弹”（HACM）等相关项目奠定技术基础。（张嘉毅）

(图片来源：c4isrnet.com)

日本科学家开发出改造昆虫基因组的CRISPR方法

据eurekalert网2022年5月18日消息，日本京都大学的科学家开发出一种CRISPR-Cas9方法“直接亲本”CRISPR（DIPA-CRISPR）。研究人员将准化Cas9核糖核蛋白和单链向导RNA两种基因编辑材料注射到雌性蟑螂成虫的体内，影响其中正在发育的卵细胞，引入可遗传的突变，且无需额外定制Cas蛋白。该基因编辑方法对德国小蠊的成功率高达22%，对另一种与蟑螂亲缘关系较远的昆虫赤拟谷盗的基因编辑效率甚至可以超过50%，表明DIPA-CRISPR技术有广泛应用的潜力。该方法适用于 90%以上的昆虫物种，或能在其他节肢动物中实现基因组编辑，包括螨虫和蜱等农业和医疗害虫，以及虾和蟹等重要渔业资源。相关研究成果发表于Cell Reports Methods期刊。（张芮晴）

(图片来源：Eurek Alert)

DARPA利用两颗卫星演示近地轨道卫星间激光通信技术

据satellitetoday网站2022年5月17日消息，DARPA利用于2021年部署的一对小型卫星“曼德拉2号”开展在轨试验，成功建立一条光学链路，在100千米距离内传输、接收了超过200吉比特的数据。此次演示验证了利用商业可用卫星总线和激光终端建立网状网络的可行性。美太空发展局局长图尔内尔表示，将于2024年发射具备光学激光通信能力的“传输层”1期卫星，可在卫星与卫星之间、卫星与地面间、卫星与机载平台间通信。（张嘉毅）

(图片来源：satellitetoday.com）

美国科学家开发用于个性化医疗的先进器官芯片系统

据medgadget网2022年5月11日消息，美国哥伦比亚大学工程与应用科学学院的研究人员开发出用于个性化医疗的先进器官芯片系统。该芯片有显微镜载玻片大小，包含骨骼、皮肤、心脏和肝脏组织，可测试患者对癌症疗法是否耐受。该系统使用患者自身的组织模型，通过血管循环连接各个组织，保留维持其生物保真度所必需的组织生态位，从而模拟人体器官在体内连接的方式。该技术代表了器官芯片系统的进步，首次允许同时研究药物干预对多个器官的影响。相关研究成果发表于Nature Biomedical Engineering期刊。（张芮晴）

(图片来源：genengnews)

国际研究团队发布首个细胞生命全景图谱

据PHYS网2022年5月4日消息，由中国华大研究院牵头，来自16国80多位科学家共同合作的国际科学团队发布了首个细胞生命全景空间图谱。科学家们使用空间分辨转录组学技术Stereo-seq制作了小鼠、果蝇、斑马鱼和拟南芥植物的时空细胞图谱。该技术是空间转录组学技术的变革性突破，也是当今生命科学领域最强大的技术，解决了以前难以识别生物组织内单个细胞特征的问题。应用该技术，科学家研究了不同发育阶段生物体的细胞动力学，为疾病治疗、胚胎发育和衰老以及加深对生物进化的理解提供了潜在的重要新信息。相关研究结果发表于Cell Developmental Cell期刊。（张芮晴）

(图片来源：hatinco）

美国火箭实验室首次在轨道级发射中利用直升机回收一级火箭

据satnews网站2022年5月2日消息，美国火箭实验室公司在There and Back Again任务中，首次利用改装直升机成功捕获执行轨道级发射任务的一级火箭。火箭实验室公司证实，在火箭发射后15分钟后，该公司的西科斯基S-92直升机在太平洋上空成功抓捕了电子火箭的第一级。该公司表示，空中捕获试验成功使“电子号”火箭成为了可重复使用火箭，有助于提高火箭的发射频率，降低发射成本。（张嘉毅）

(图片来源：autoevolution.com)