報(bào)道英媒稱，根據(jù)一項(xiàng)新的研究結(jié)果，伊朗伊斯蘭自由大學(xué)等離子體物理學(xué)研究中心的研究人員發(fā)現(xiàn)，可以讓紙張成為儲存電能的超級電容器。這種僅一層紙厚的新型超級電容器可以彎曲、折疊，同時依然能夠保存電能。

據(jù)英國科學(xué)新聞網(wǎng)站11月20日報(bào)道，“超級電容器”一詞專指單位容積儲存的能量是傳統(tǒng)電容器10倍的設(shè)備，而且這種設(shè)備可以快速充電和放電。紙型超級電容器要比其他類型更輕、更便宜，由萊拉·阿瓦爾帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)研發(fā)出的這種超級電容器比之前的紙型超級電容器更容易彎曲，這賦予了它們?nèi)碌臐撛谟猛尽０⑼郀柦忉屨f：“在不遠(yuǎn)的將來，這類超級電容器在工業(yè)和家庭的應(yīng)用將會增多，成本也會降低，成為可供大眾使用的設(shè)備。”

目前，如果需要儲存規(guī)模龐大的能量，通常需要使用沉重的大型可充電電池。超級電容器也可以做到這一點(diǎn)，不過上升了一個檔次：它們比普通電池的充電和放電速度更快——只需幾分鐘而不是幾小時——而且在使用壽命期間可以有更多次的充電和放電。

碳具有高效儲存能量的理想特性，在目前的電容器和超級電容器中表現(xiàn)為碳納米管的形式。自上世紀(jì)50年代以來，研究人員一直在利用碳的高強(qiáng)度以及出色的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性；碳還具有彈性大和易彎曲的特點(diǎn)，這樣它就能輕松地彎折和伸展。

研究小組分析了商用超級電容器的結(jié)構(gòu)，并用一張有多個層級的碳納米管紙制成了超級電容器。他們使用鈦酸鋇將這些層級分離，它比任何備選化合物都更節(jié)約成本。新的紙型超導(dǎo)體即使被卷起來或者折疊，也能高效儲存能量。

報(bào)道稱，這些新設(shè)備的潛在用途很廣：醫(yī)療移植、皮膚貼片、可穿戴技術(shù)以及針對家庭和商業(yè)運(yùn)輸及智能包裝的新型大規(guī)模儲能設(shè)備。想象一下，能夠卷起來并裝進(jìn)衣服口袋的平板電腦，或者是作為上衣一部分的手機(jī)，或者使用與衣服融為一體的電池給手機(jī)充電。

阿瓦爾預(yù)計(jì)，這些超級電容器的商業(yè)和家庭應(yīng)用很快就會增多，成本也將降低，因此這種技術(shù)將走向大眾市場。阿瓦爾說：“能源是我們未來面臨的最重大挑戰(zhàn)。因此，制造一種能夠儲能、能量密度高且成本低廉的裝置是非常重要的。正是這一點(diǎn)激勵我們開展紙型超級電容器的研究。”

法媒：研究稱水蒸發(fā)可產(chǎn)生電能

參考消息網(wǎng)9月29日報(bào)道法媒稱，研究人員今天說，水蒸發(fā)——讓洗好的衣服變干并為云提供雨水的過程——或許有一天能產(chǎn)生大量清潔能源。

據(jù)法新社9月26日報(bào)道，他們在英國《自然·通訊》雜志上寫道，利用這種自然過程可以通過美國現(xiàn)有的湖泊和水庫產(chǎn)生325千兆瓦電力，這大約相當(dāng)于2015年美國發(fā)電量的70%。

只存在一個問題：獲得這些電力的技術(shù)尚不存在。

研究論文作者之一、哥倫比亞大學(xué)的厄茲居爾·沙欣說：“為了獲取這一能源，需要在空氣與水的臨界面上放置一個設(shè)備。來自水體的水分首先會進(jìn)入這個設(shè)備，然后才到達(dá)大氣層，必須開發(fā)有關(guān)技術(shù)。”

在研究中，沙欣和一個團(tuán)隊(duì)使用了水蒸發(fā)的產(chǎn)能潛力模型，在蒸發(fā)過程中，液態(tài)水轉(zhuǎn)變成水汽。他們考察了濕度、風(fēng)速和溫度對蒸發(fā)率的影響。于是，他們猜想用一些裝置來捕捉產(chǎn)出的能量。然后，科學(xué)家們計(jì)算得出，除了五大湖，美國水體的蒸發(fā)潛力超過10萬平方米。

報(bào)道稱，能源收獲設(shè)備可以建立在孢子的自然行動上，孢子是細(xì)菌應(yīng)對嚴(yán)酷環(huán)境而形成的微小結(jié)構(gòu)，孢子可以經(jīng)受干旱或嚴(yán)寒，以在環(huán)境改善時產(chǎn)生新的細(xì)菌。

沙欣說：“當(dāng)周圍空氣的相對濕度改變時，孢子的保護(hù)性外層可以吸收或釋放水。濕度大時，它們吸收水并擴(kuò)張，濕度低時，它們釋放水并收縮。在這個過程中，它們像肌肉那樣活動。”

理論上，孢子可以被整合成材料，當(dāng)濕度水平改變——比如在蒸發(fā)期間，這些材料就會產(chǎn)生能量。

沙欣說：“我們已經(jīng)用孢子制作了一些概念驗(yàn)證裝置，這些裝置在被放置于水上時會產(chǎn)生電能，這些設(shè)備包含表面涂有孢子的塑料條，隨著濕度改變，這些塑料條會變長或縮短。”

他說：“我們將這些塑料條的活動末端連接一個發(fā)電機(jī)。該發(fā)電機(jī)會產(chǎn)生電力。”

該團(tuán)隊(duì)說，水壩或湖泊本身可以用來儲存太陽的熱量，而太陽的熱量會推動蒸發(fā)，這樣電力可以僅在需要時產(chǎn)生。

該團(tuán)隊(duì)說，水是一種絕妙的熱儲存庫，或許它能解決“間歇性”能源的問題——渦輪或太陽能電池板只在有風(fēng)或有太陽的時候才產(chǎn)生電力。

他們還說，分配由蒸發(fā)產(chǎn)生的電能需要靠近電網(wǎng)，用于產(chǎn)生水電的水庫都需靠近電網(wǎng)。

研究人員說，這些發(fā)現(xiàn)要求對技術(shù)進(jìn)一步研究，以從蒸發(fā)過程獲取電能。

沙欣的團(tuán)隊(duì)用孢子制作了一些概念驗(yàn)證裝置，這些裝置在被放置于水上時會產(chǎn)生電能。（美國雅虎新聞網(wǎng)站）

美媒：“空氣芯片”開啟納米電子新范式

參考消息網(wǎng)11月21日報(bào)道美媒稱，電子工程師開發(fā)出一種能通過細(xì)微空氣間隙——而不是硅——來傳送電子的新型晶體管。這一發(fā)展否定了半導(dǎo)體的必要性，提高了該裝置的速度，且降低了過熱的可能性。

據(jù)合眾國際社網(wǎng)站11月19日報(bào)道，研究人員利用這項(xiàng)突破為一種納米芯片開發(fā)出概念驗(yàn)證設(shè)計(jì)，這種芯片的特點(diǎn)是金屬與狹小空氣間隙相結(jié)合，這個工程師團(tuán)隊(duì)在《納米通訊》月刊上詳細(xì)介紹了他們的發(fā)明。

皇家墨爾本理工大學(xué)的研究人員什魯?shù)佟つ崽m塔在一份新聞稿中稱：“每臺計(jì)算機(jī)和手機(jī)都有數(shù)百萬至數(shù)十億由硅制成的電子晶體管，但這項(xiàng)技術(shù)正在達(dá)到其物理極限，導(dǎo)致硅原子阻礙電流、限制速度并產(chǎn)生熱量。我們的空氣通道晶體管技術(shù)讓電流在空氣中流動，因此不會發(fā)生碰撞使其減速，材料中也沒有產(chǎn)生熱量的阻力。”

報(bào)道稱，在過去十多年中，隨著工程師們設(shè)法將越來越多的晶體管擠進(jìn)硅芯片，計(jì)算機(jī)芯片的功率和效率大約每兩年翻一番。但現(xiàn)在的晶體管比最微小的病毒都小，而且技術(shù)專家說，晶體管能小到什么程度是有限的。換句話說，硅基電子產(chǎn)品面臨著一個天花板，而工程師們已經(jīng)在接近這一極限。但基于空氣的納米芯片能夠?yàn)檠芯咳藛T提供通往納米電子新范式的途徑。

尼蘭塔說：“這項(xiàng)技術(shù)在晶體管小型化方面走了另一條路，為的是讓摩爾定律在今后幾十年里依然有效。”

根據(jù)這項(xiàng)新研究，其概念驗(yàn)證設(shè)計(jì)避免了傳統(tǒng)固體通道晶體管的一個問題：原子太多。研究人員沒有使用真空包裝來降低晶體管密度，而是利用一個狹窄的空氣間隙。

研究人員沙拉特·斯里拉姆說：“這個間隙只有幾十納米，是人類毛發(fā)寬度的5萬分之一，但它足以讓電子誤以為自己是在真空中行進(jìn)，為在納米級空氣間隙內(nèi)的電子重新創(chuàng)造一個虛擬外部空間。”

研究人員認(rèn)為，他們的裝置將很容易與現(xiàn)有電子技術(shù)兼容。

斯里拉姆說：“這是朝著一項(xiàng)激動人心的技術(shù)邁出的一步，這項(xiàng)技術(shù)旨在‘無中生有’、大幅提高電子產(chǎn)品的速度并保持快速技術(shù)進(jìn)步的節(jié)奏。”

美媒：研究發(fā)現(xiàn)鈉鉀電池有望替代鋰電池

參考消息網(wǎng)6月21日報(bào)道美媒稱，佐治亞理工學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)了表明以鈉和鉀為基礎(chǔ)的電池有望成為鋰電池之潛在替代品的新證據(jù)。

據(jù)美國每日科學(xué)網(wǎng)站6月19日報(bào)道，從單次充電就能行駛數(shù)百英里的電動車，到與汽油鋸一樣威力巨大的鏈鋸，每年都有利用電池技術(shù)最新進(jìn)步的新產(chǎn)品進(jìn)入市場。

但這種增長勢頭導(dǎo)致人們擔(dān)心，世界上的鋰供應(yīng)可能最終會耗盡。鋰這種金屬是許多新型充電電池的核心材料。

報(bào)道稱，現(xiàn)在，佐治亞理工學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)了表明以鈉和鉀為基礎(chǔ)的電池有望成為鋰電池之潛在替代品的新證據(jù)。

喬治·W·伍德拉夫機(jī)械工程學(xué)院以及材料科學(xué)和工程學(xué)院的助理教授馬修·麥克道爾說：“鈉離子和鉀離子電池的最大障礙之一是，與其他電池相比，它們的衰減和老化速度往往較快，而儲存的能量較少。但我們發(fā)現(xiàn)，情況并非始終如此。”

報(bào)道稱，研究團(tuán)隊(duì)研究了三種不同的離子——鋰、鈉和鉀——是如何與硫化鐵顆粒發(fā)生反應(yīng)的。這項(xiàng)研究得到美國國家科學(xué)基金會和能源部資助，相關(guān)論文于6月19日發(fā)表在《焦耳》雜志上。

在電池充電和放電時，離子會不斷與構(gòu)成電池電極的顆粒發(fā)生反應(yīng)，并穿透這些顆粒。這一反應(yīng)過程會導(dǎo)致電極顆粒發(fā)生大量變化，通常會將它們粉碎成細(xì)微顆粒。由于鈉離子和鉀離子大于鋰離子，所以傳統(tǒng)上人們認(rèn)為，它們在與顆粒發(fā)生反應(yīng)時會導(dǎo)致更嚴(yán)重的老化。

報(bào)道稱，在實(shí)驗(yàn)中，他們在電子顯微鏡下直接觀察電池內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)，其中硫化鐵顆粒發(fā)揮電池電極的作用。研究人員發(fā)現(xiàn)，與鈉離子和鉀離子發(fā)生反應(yīng)的硫化鐵比與鋰離子發(fā)生反應(yīng)的硫化鐵更為穩(wěn)定，表明以鈉或鉀為基礎(chǔ)的電池壽命可能比預(yù)期的要長得多。

與不同離子發(fā)生反應(yīng)的方式之間的差異顯而易見。在與鋰接觸時，硫化鐵在電子顯微鏡下看上去幾乎要爆炸一樣。與之相反，在與鈉和鉀接觸時，硫化鐵像氣球一樣慢慢膨脹。

佐治亞理工學(xué)院的研究生馬修·伯賓格說：“我們看到了一種非常穩(wěn)定、沒有發(fā)生斷裂的反應(yīng)。這表明，這種材料和其他類似材料能被用于制造經(jīng)久耐用、具有更大穩(wěn)定性的新型電池。”

美媒：研究稱新太陽能電池可免手機(jī)充電煩惱

參考消息網(wǎng)4月26日報(bào)道美媒稱，想象一下吧，再也不必為手機(jī)、電子閱讀器、平板電腦充電啦！

據(jù)美國《科學(xué)》周刊網(wǎng)站4月23日報(bào)道，研究人員報(bào)告說，他們發(fā)明了一種效率極高的太陽能電池，可以利用室內(nèi)和陰天戶外的散射光發(fā)電。利用這種太陽能電池有一天也許可以研制出能夠不斷充電的裝置，無需再插上插頭充電了。

報(bào)道稱，散射光太陽能電池并不是什么新鮮事，但最好的散射光太陽能電池需要使用昂貴的半導(dǎo)體。1991年瑞士洛桑聯(lián)邦理工大學(xué)的化學(xué)家邁克爾·格雷策爾發(fā)明了所謂的染料敏化太陽能電池，這種電池在弱光下效果最好，而且比標(biāo)準(zhǔn)的半導(dǎo)體電池便宜。但在強(qiáng)烈的太陽光下，質(zhì)量最好的染料敏化太陽能電池只能將14%的太陽能轉(zhuǎn)化成電能，相比之下，標(biāo)準(zhǔn)太陽能電池可以將24%的太陽能轉(zhuǎn)化成電能。之所以會發(fā)生這種情況，是因?yàn)槟芰縼淼锰欤隽巳玖厦艋柲茈姵氐奶幚砟芰Α５?dāng)能量以較慢的速度抵達(dá)時，比如室內(nèi)的散射光，格雷策爾的染料敏化太陽能電池則可以將28%的光能轉(zhuǎn)化成電能。

報(bào)道稱，染料敏化太陽能電池的工作原理也稍異于標(biāo)準(zhǔn)的硅太陽能電池。在標(biāo)準(zhǔn)的硅太陽能電池中，電池吸收的太陽光會將硅原子中的電子踢至較高的能量水平，使它們能夠跨越鄰近原子，移動到帶正電荷的電極。然后它們在那里被收集起來并被分流到電路中。奇特的是，電子離開原子后留下的空位也是可以移動的。經(jīng)過一段時間后，這些空位會移動到帶負(fù)電荷的電極，在那里它們被來自外部電路的電子填充。這一過程使得太陽能電池中的硅原子電荷得到重新平衡，從而可以連續(xù)產(chǎn)生電力。

但染料敏化太陽能電池有所不同。這種電池也有兩個電極，分別收集負(fù)電荷和正電荷，但在這種電池的中間部位，除了硅之外，還有一種不同的電子導(dǎo)體，通常為一些二氧化鈦顆粒。不過，二氧化鈦吸收光的能力較弱。因此，研究人員在這些二氧化鈦顆粒的表面涂上具有出色的光吸收能力的有機(jī)染料分子。被吸收的光子將這些染料分子上的電子和空位激活，就像在硅中一樣。染料會立即將被激活的電子移交給二氧化鈦顆粒，然后這些電子被傳送到正電極。與此同時，空位則被轉(zhuǎn)入傳導(dǎo)電荷的電解液中滲透到負(fù)電極。

染料敏化太陽能電池的問題是空位在電解液中移動的速度不夠快，導(dǎo)致空位在染料和二氧化鈦顆粒附近堆積。如果一個被激活的電子碰上一個空位，它們便會結(jié)合，釋放出熱能而不是電能。

報(bào)道稱，為了解決這個問題，研究人員努力稀釋電解液，使空位能夠迅速抵達(dá)目標(biāo)。但只要被稀釋的電解液稍許有一點(diǎn)不完美，就會導(dǎo)致短路，使整個太陽能電池報(bào)廢。

現(xiàn)在，格雷策爾和他的同事們找到了一種可能的解決方案。他們設(shè)計(jì)了一種染料與能夠傳導(dǎo)空位的分子的結(jié)合物，并使它們緊緊地覆蓋在二氧化鈦顆粒上，創(chuàng)造出了不存在任何缺陷的完美涂層。這意味著移動緩慢的空位只需要運(yùn)行較短的距離就可以抵達(dá)負(fù)極。與此同時，他們還報(bào)告說，這一緊密的涂層還將染料敏化太陽能電池對散射光的利用效率提高到了32%，接近最大理論值。

美國西北大學(xué)的化學(xué)家邁克爾·瓦西萊夫斯基說：“這是一個真正了不起的進(jìn)步。”雖然目前這一新裝置還只能將13.1%的直射太陽光轉(zhuǎn)化成電能，但瓦西萊夫斯基指出，由于對散射光的利用效率提高了近20%，因此有希望找到新辦法提高該裝置在太陽直射情況下的效率。

報(bào)道稱，由于染料敏化太陽能電池的造價(jià)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于硅太陽能電池，如果能夠以較低的成本實(shí)現(xiàn)接近硅太陽能電池的效率，那就是一個成功。在這一天到來之前，染料敏化太陽能電池至少可以幫助我們在無需電線、插頭和外部電源的情況下為一大堆裝置充電。

日研發(fā)電極可貼皮膚測肌肉活動激烈運(yùn)動也不會脫落

參考消息網(wǎng)1月9日報(bào)道日媒稱，日本開發(fā)出可測肌肉活動的皮膚電極。

據(jù)《日本經(jīng)濟(jì)新聞》1月8日報(bào)道，日本早稻田大學(xué)講師藤枝俊宣與教授武岡真司等人用導(dǎo)電性高分子材料開發(fā)出可貼在皮膚上的薄片狀電極，可測量肌肉的電信號。即使手腕關(guān)節(jié)進(jìn)行激烈運(yùn)動，電極也不會脫落。如果用于對運(yùn)動員的肌肉活動狀況進(jìn)行解析，則有利于提高競技水平。該電極還有望應(yīng)用于進(jìn)行健康管理的可穿戴終端。

日本研究小組與意大利技術(shù)研究機(jī)構(gòu)用導(dǎo)電性高分子聯(lián)合制作出厚度為數(shù)十至數(shù)百納米的薄片。薄片極薄，即使不使用黏合劑也可以貼在皮膚上。人們一直以來使用的醫(yī)療用電極是凝膠體，在足球等激烈運(yùn)動中容易脫落。

報(bào)道稱，研究小組對手臂肌肉電信號進(jìn)行測量發(fā)現(xiàn)，新電極具有與凝膠電極同樣的功能。新電極貼在手腕皮膚上，即使手腕進(jìn)行彎曲伸直的動作，電極的功能也沒有下降。