"麦片效应"启发科学家开发出一种更高效的集水系统

"麦片效应"启发科学家开发出一种更高效的集水系统沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）的研究人员在表面上涂上一层润滑油膜，发现它能使水滴更快地结合，类似于"麦片效应"。领导这项研究的马库斯-林说："我们对设计能促进水凝结的表面很感兴趣，水凝结具有重要的传热和集水应用价值。想想水在冰冷的汽水罐上凝结的情形。水滴只有长到足够大，重力把它们拉下来才能移动。"研究人员认为，添加一层薄薄的油膜可以润滑表面，使水滴移动得更快，为水滴的进一步凝结腾出空间，从而提高凝结率。这确实奏效了。但水滴的反应却让他们大吃一惊。他们观察到，大小从几十微米到几毫米不等的凝结水珠自发地跳起了复杂的集体"舞蹈"。液滴以蛇形方式运动，直到润滑剂耗尽，才转为圆周运动。当移动的液滴不断在表面重新分配润滑剂时，它们又重新开始了曲折的舞蹈。林说："它们最初以蛇形方式运动，然后过渡到圆周运动，然后再返回。这些运动的尺度从微米到几厘米不等，持续时间长达数小时。"就像牛奶中的麦片一样，油中的冷凝液滴也会被邻近的液滴吸引。较大的液滴在与路径上较小的液滴合并时释放出的能量推动了它们的自我推进。研究人员说，随着淡水资源的压力越来越大，能够通过简单的冷凝从空气中有效捕捉水而不需要输入能量的装置受到广泛推崇。这在沙特阿拉伯等干旱地区尤为重要。林说："通过优化冷凝液滴的集体运动，我们可以大大提高冷凝率，从而设计出更高效的集水系统。"研究人员计划进一步探索水滴复杂舞动的驱动因素，特别是从蛇形运动到圆形运动的转变。这项研究发表在《物理评论快报》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1423147.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1423147.htm

科学家开发出生产绿色氢气的更高效新方法

科学家开发出生产绿色氢气的更高效新方法这项新研究最近发表在《焦耳》（Joule）杂志上，重点关注氢气或合成气的生产，合成气是氢气和一氧化碳的混合物，可转化为汽油、柴油和煤油等燃料。科罗拉多大学博尔德分校的研究小组为第一种完全利用太阳能生产这种燃料的商业化可行方法奠定了基础。这可能有助于工程师以更可持续的方式生产合成气。该小组由化学与生物工程系教授AlWeimer领导。这项新研究的两位主要作者之一、化学与生物工程系副研究员肯特-沃伦（KentWarren）说："我的想法是，有朝一日，当你去加油站加油时，我们会有无铅汽油、超级无铅汽油和乙醇汽油等多种选择，然后还有一种太阳能燃料可供选择，这种燃料来自阳光、水和二氧化碳。我们希望它在成本上能够与从地下获取的燃料相媲美。"传统上，工程师们通过电解法生产氢气，即利用电能将水分子分裂成氢气和氧气。而该团队的"热化学"方法则是利用太阳光产生的热量来完成同样的化学反应。这种方法还能将从大气中提取的二氧化碳分子分裂成一氧化碳。科学家们之前已经证明，这种制造氢气和一氧化碳的方法是可行的，但其效率可能不足以以商业上可行的方式生产合成气。在新的研究中，研究人员证明，他们可以在较高的压力下进行这些反应，部分原因是采用了铁铝酸盐材料，这种材料相对便宜，在地球上也很丰富。这些较高的压力使研究小组的氢气产量增加了一倍多。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1382709.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1382709.htm

不是科幻小说：一种无需接触即可移动物体的新方法

不是科幻小说：一种无需接触即可移动物体的新方法虽然之前已经证明了光和声波可以操纵物体，但这些物体总是比声音或光的波长小，或者分别在毫米到纳米的范围内。明尼苏达大学的团队利用超材料物理学的原理开发了一种可以移动更大物体的方法。超材料是经过人工设计的材料，可以与光和声音等波互动。通过在一个物体的表面放置超材料图案，研究人员能够使用声音将其引向某个方向，而无需实际接触它。"我们已经知道有一段时间了，波、光和声音可以操纵物体。"该研究的高级作者、明尼苏达大学机械工程系本杰明-梅休助理教授OgnjenIlic说："我们的研究与众不同的是，如果我们把物体的表面变成超材料表面或'超表面'，我们可以操纵和捕获更大的物体。当我们在物体表面放置这些微小的图案时，我们基本上可以将声音反射到我们想要的任何方向。而这样做，我们可以控制施加在物体上的声学力量。"使用这种技术，研究人员不仅可以将一个物体向前移动，还可以将其拉向一个源头，这与《星际迷航》等科幻小说中的牵引光束技术并无太大区别。他们的方法可能被证明对制造或机器人等领域的物体移动非常有用。论文第一作者、明尼苏达大学机械工程系研究生马修-斯坦恩说："非接触式操纵是光学和电磁学的一个热门研究领域，但这项研究提出了另一种非接触式驱动方法，它具有其他方法可能不具备的优势。另外，在这项研究实现的应用之外，扩大我们的物理学知识只是一般来说非常令人兴奋的事情！"虽然这项研究更多的是对概念的演示，但研究人员的目标是在未来测试出更高频率的波和不同的材料和物体尺寸。Ilic说："在科学和工程的许多领域，特别是机器人，需要移动东西，将信号转变成某种可控的运动。这通常是通过物理系绳或必须携带一些能量来源来完成任务。我认为我们在这里描绘了一个新的方向，并表明在没有物理接触的情况下，我们可以移动物体，而且可以通过对该物体表面上的东西进行编程来控制该运动。这为我们提供了一种新的机制，可以无接触地驱动事物。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1338309.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1338309.htm

科学家开发出高效收集低品位热量以获取能源的创新方法

科学家开发出高效收集低品位热量以获取能源的创新方法UNIST能源与化学工程学院Hyun-WookLee教授（左）和他的研究团队。图片来源：UNIST由研究人员团队开发的突破性TREC系统利用结构振动模式，有效地将低品位热量转化为能量。这一进步可能会改变可穿戴技术和二次电池的能量转换。由蔚山国立科学技术学院(UNIST)能源与化学工程学院的Hyun-WookLee教授和Dong-HwaSeo教授共同领导的研究小组，与南洋理工大学的SeokWooLee教授合作新加坡大学在利用低品位热源（<100°C）进行高效能源转换方面取得了重大突破。他们的开创性工作重点是开发高效的热再生电化学循环（TREC）系统，该系统能够将微小的温差转化为可用能量。图1.示意图显示电池和TREC系统的不同机制。虽然电池系统（左）会损失一些存储的能量作为无法使用的能量，但TREC系统（右）可以在电池循环过程中将低品位废热能转化为电化学能。图片来源：UNIST传统的能量收集系统在有效利用低品位热源方面面临挑战。然而，TREC系统提供了一种颇有吸引力的解决方案，因为它们将电池功能与热能收集功能集成在一起。在这项研究中，研究团队深入研究了结构振动模式在增强TREC系统功效方面的作用。通过分析共价键的变化如何影响振动模式（特别是影响结构水分子），研究人员发现，即使是微量的水也会在氰化物配体的A1g拉伸模式中引起强烈的结构振动。这些振动极大地导致了TREC系统内较大的温度系数(ɑ)。基于这些见解，该团队使用钠离子水电解质设计并实施了高效的TREC系统。图2.TREC原理和PBA结构中水分子的影响。（上）去除水分子对CuHCFe结构和共价变化(-ICOHP/eV)的影响。给出了Cu─N和Fe─C键的平均-ICOHP值以及6个Fe─C键的-ICOHP值的SD。（中）水分子对氰化物配体伸缩振动模式的影响。（下）d)TREC全电池和半电池所收获的功量。低温和高温分别为10和60°C。基于O/Cu-x，全电池的电流密度设置为0.5C(30mAg−1)。图片来源：UNIST“这项研究为结构振动模式如何增强TREC系统的能量收集能力提供了宝贵的见解，”Hyun-WookLee教授解释道。“我们的研究结果加深了我们对普鲁士蓝类似物受这些振动模式调节的内在特性的理解，为改善能量转换开辟了新的可能性。”TREC系统的潜在应用非常广泛，特别是在可穿戴技术和其他存在小温差的设备中。通过有效捕获低品位热量并将其转化为可用能源，TREC系统为开发下一代二次电池提供了一条有前途的途径。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1400515.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1400515.htm

我国科学家提出研究快速射电暴新方法

我国科学家提出研究快速射电暴新方法据中国科学院国家天文台消息，利用中国天眼FAST的丰富数据，中国科学院国家天文台李菂研究员带领团队提出了一种全新分析构架“Pincus-Lyaponov相图”，得以量化爆发事件的随机性和混沌性，揭示了快速射电暴的时间-能量表现与地震和太阳耀斑等存在本质区别，这种差异挑战了快速射电暴的星震起源。基于全新的相图，团队发现快速射电暴在时间-能量二元空间上游走接近所谓的布朗运动，也就是表现出了高度的随机性。而同样不可预测的地震、太阳耀斑等却表现出远为显著的混沌性。快速射电暴的高度随机性可能由多种机制或者多个发射位置组合形成。中国天眼通过中国天眼FAST的强大观测能力结合创新的分析方法，未来科学家或将能够深入刻画宇宙间的神秘爆发信号，有望最终揭示宇宙的起源。这项研究工作于北京时间2024年04月12日，在“中国科技期刊卓越行动计划”综合性期刊《ScienceBulletin》上作为封面文章发表。

量子突破：科学家开发出操纵奇异材料的新方法

量子突破：科学家开发出操纵奇异材料的新方法上图展示了一种控制材料中量子态的新方法。电场诱导铁电基底发生极化转换，从而产生不同的磁性和拓扑状态。图片来源：MinaYoon、FernandoReboredo、JacquelynDeMink/ORNL、美国能源部拓扑材料发现于20世纪80年代，是一种新的材料阶段，其发现者于2016年获得诺贝尔奖。仅利用电场，ORNL的研究人员就能将普通绝缘体转化为磁性拓扑绝缘体。这种奇特的材料允许电流流过其表面和边缘，而没有能量耗散。电场会引起物质状态的改变。领导这项研究的ORNL的MinaYoon说："这项研究可以带来许多实际应用，如下一代电子学、自旋电子学和量子计算。"这些物质可能会带来高速、低功耗的电子产品，与目前的硅基电子产品相比，它们能耗更低、运行更快。ORNL的科学家们在《二维材料》（2DMaterials）上发表了他们的研究成果。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1383317.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1383317.htm