这树流出的是金属?还可以给新能源汽车发电?

这树流出的是金属?还可以给新能源汽车发电?生长在新喀里多尼亚的一种树Pycnandraacuminata,它能流出鲜艳的蓝绿色汁液(图片来源:AtonyvanderEnt)来自昆士兰大学的AtonyvanderEnt博士是专门研究这种植物的人之一,他说这种树现在只在这片残存的古老热带雨林里还能发现。一般的植物很难在镍这类重金属含量超标的地方生存,更别提把它们富集在自己的身体组织里了。而这种植物能把对其他大多数植物来说有毒的金属吸收到自己的树干、树叶甚至种子里面。组织中含有大量镍的化合物,让树的汁液呈现绿松石一样的颜色(图片来源:narido)从那时起,人们又陆续发现了其他能富集金属的植物,它们被称为“超积累植物”。对于vanderEnt博士来说,研究那种“绿汁植物”并不容易,因为它们的生长速度非常慢。“它们可能要花上几十年才能开花结果。”vanderEnt博士说。而且这种植物目前还受到各种威胁,随着采矿、伐木范围的扩大以及森林火灾,这些树的生存空间越来越小。右边的绿色标志是发现Pycnandraacuminata树的位置(图片来源:Googlemap)科学家还不明白这种“绿汁树”究竟如何进化出了能富集浓度如此之高的镍的能力,以适应这片恶劣的土壤,但他们认为这并不是人为干扰的结果。“不同种群的超积累植物已经进化了很多次,时间跨越数百万年,也就是说,它们原本就生长在富含金属的土壤中。”vanderEnt博士说。尽管如此,人们还是看到了这些植物在修复受到金属或有机化合物污染的土壤方面的潜力。植物修复的过程(图片来源:wiki)对于大多数植物而言,金属元素主要富集在它们的根部。然而,在超积累植物当中,叶子中金属浓异常高,而根部却低得多。科学家认为,这是因为它们通过某种方式将金属元素从根部转移到了叶子,从而保护根部免受金属毒性的伤害。这些植物叶子中金属的含量较高,还可以让食草动物以及有害昆虫、病原体别来沾边。超积累植物可以用这种方法从环境中浓缩有害化合物,然后再将其分解为各种更小的化合物,并且不会造成额外的污染。也有很多植物修复被用于吸收土壤中的重金属污染,比如镉、铅等元素。一些植物可以将金属,如铜和锌,移动到根部,然后继续向叶片中转移,从而从土壤中去除(图片来源:wiki)不过在吸收重金属时,植物并不能将它们进一步分解,因此在接下来的处理过程中需要更谨慎,不能让这些植物再被做成食物或者化妆品之类的消费品。恰恰是这种特性,让超积累植物有了另一种就业方向:去当矿工。简单来说,植物采矿就是等植物成熟后,将其采摘,然后再经过干燥、焚烧和加工过程,回收目标金属。一些能提取某种金属的植物和它们的产物(图片来源:参考资料[9])美国矿务局(现在已经废除)曾经在内华达州使用一种可以富集镍的超积累植物进行了首次植物采矿试验。试验在镍含量为0.35%的土壤中开展,这种含量远远不值得用传统采矿技术来开采。结果表明,植物采矿每公顷可以生产100公斤镍,相当于1万元左右的收益,回报与其他经济作物相比毫不逊色。在vanderEnt博士的研究中,还提到由于富含金属的土壤很难让小麦或水稻等粮食作物提高产量,植物采矿可以作为一种可行的替代方案,给当地带来更好的经济效益。“植物采矿并不会取代粮食作物,而是作为一种暂时的种植方案,可以等土壤质量改善后,再种植粮食作物。”vanderEnt说。一些植物矿工在澳大利亚采矿(图片来源:参考资料[9])对于新能源转型来说,这是一件值得期待的事。电动汽车等绿色科技正在以前所未有的速度发展,新能源电池需要的钴、镍也在超积累植物可以采集的金属之列。一些科学家认为植物采矿能富集到比土壤中浓度高出几个数量级的镍,杂质也要少得多。植物采矿对环境的破坏也比传统采矿要小,再加上可以顺便修复被金属污染的土壤,这种采矿方式未来可期。尽管目前已经有大量成功试验,但科学家表示植物采矿还难以商业化,需要进行大规模试运营来进行风险评估,还要综合分析植物采矿的盈利能力。从生物提取物(左)到高价值镍化合物或纯镍(右)(图片来源:参考资料[10])vanderEnt也表示,只有叶片干物质中镍含量超过一定比例的植物才具有商业种植意义。“并非所有植物都适合采矿,要使它成为可行方案,需要提高总体产量和金属富集比例。”还有另一个限制植物采矿的条件,就是这些超积累植物通常不是高产植物。一些植物对气候要求很苛刻,还有些生长缓慢,它们都不太适合走向商业。科研人员目前仍在寻找解决办法,帮助植物矿工们正式上岗。之前有科学家总结了可以特定采集某种矿物的超积累植物,其中有种芥菜(Brassicajuncea)可以采集黄金,推荐大家种这个。就是做芥末那种(图片来源:allianceforscience)...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1429841.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1429841.htm

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由植物生长的力量激发出的机器人未来也许可以在火星上殖民

由植物生长的力量激发出的机器人未来也许可以在火星上殖民卷曲在植物茎干上的卷须状软体机器人。来源图片:IIT-意大利技术研究所和美国国家航空航天局虽然机器人的想法可能看起来很无聊--毕竟,植物并不完全是快速移动的--但这里的可能性可以打开很多扇大门,特别是在涉及到殖民其他星球时。例如,将人类移民到火星等星球上的一个重要部分是基础设施,机器人可以帮助解决这个问题。对于宇航员来说,基础设施可以归结为一些生命要素,如住所、食物和水。此外,由于火星是如此遥远,宇航员需要一个可以依赖的自我维持系统,而不必等待来自地球的供应。这就是机器人植物可以发挥作用的地方。植物可能不是令人兴奋的移动者,但它们在挖掘土壤、寻找水和它们所需的养分方面非常出色。有些植物,如杂草,甚至可以在最空旷的地方生长。那么,如果我们将这种地面移动能力与一个旨在寻找人类也需要的那些重要成分的机器人结合起来,会怎么样?它不仅可以帮助在火星上更有效地寻找水,而且可以为美国宇航局未来的火星任务奠定基础,甚至像埃隆-马斯克这样的人有一天要殖民火星的计划。在DarioFloreano和NicolaNosengo的《机器人世界的故事》一书中,这个在火星上使用机器人的想法被很好地分解了。根据DarioFloreano和NicolaNosengo的说法,像BarbaraMazzolai设想的那些机器人,机器人不仅可以作为一种寻找水和其他营养物质的方式,而且它们还可以帮助在重力不如地球强的世界上提供重要的锚。这是一个耐人寻味的案例研究,而且绝对值得更多关注。随着美国宇航局举行模拟试验,以测试在火星上生活将如何运作,也许这些受植物启发的机器人可以帮助找到重塑火星土壤的方法,使殖民地有一天可以建立能够种植可持续农业的温室。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1357899.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1357899.htm

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液态金属的突破可以将常见材料转化为智能电子设备“以前,我们认为液态金属不可能如此容易地附着在不润湿的表面上,但在这里它只需调节压力就可以附着在各种表面上,这非常有趣,”清华大学科学家袁博说。大学和该研究的第一作者。试图将液态金属与传统材料结合起来的科学家们一直受到液态金属极高的表面张力的阻碍,这会阻止它与大多数材料结合,包括纸张。为了克服这个问题,之前的研究主要集中在一种称为“转移印刷”的技术上,该技术涉及使用第三种材料将液态金属粘合到表面。但这种策略也有缺点——添加更多材料会使过程复杂化,并可能削弱最终产品的电气、热学或机械性能。由液态金属处理纸构建的多功能折纸结构。图片来源:CellReportsPhysicalScience/Yuan等。为了探索一种替代方法,使他们能够在不牺牲金属性能的情况下直接在基材上印刷液态金属,袁及其同事将两种不同的液态金属(eGaln和BilnSn)应用于各种硅树脂和硅树脂聚合物印模,然后在摩擦时施加不同的力以贴合到纸面上。“起初,很难实现液态金属涂层在基材上的稳定附着力,”袁说。“然而,经过大量的反复试验,我们终于有了正确的参数来实现稳定、可重复的粘合。”研究人员发现,用较小的力在纸上摩擦覆盖有液态金属的印章,可以使金属液滴有效地结合到表面上,而施加较大的力则可以防止液滴停留在原位。接下来,团队将涂有金属的纸折叠成纸鹤,证明该过程完成后表面仍可以像往常一样折叠。并且在这样做之后,修改后的纸张仍然保持其通常的特性。虽然这项技术看起来很有前途,但研究人员仍在研究如何确保液态金属涂层在应用后保持在原位。目前,可以在纸张表面添加一种包装材料,但该团队希望找到一种不需要它的解决方案。“就像纸上的湿墨水可以用手擦掉一样,这里没有包装的液态金属涂层也可以在应用时被接触到的物体擦掉,”袁说。“涂层本身的性能不会受到太大影响,但接触的物体可能会被弄脏。”未来,该团队还计划在该方法的基础上进一步发展,使其可用于将液态金属应用于更多种类的表面,包括金属和陶瓷。“我们还计划使用经过这种方法处理的材料来构建智能设备,”袁说。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1364455.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1364455.htm

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亚马逊流域不为人知的秘密:促进树木生长的土壤ADE巴西科学家分析了本地管理产生的典型土壤成分,目的是开发生物技术应用,更有效地恢复退化地区。图片来源:LuísFelipeZagatto/CENA-USP"亚马逊黑土(ADE)富含养分,支持微生物群落,有助于植物生长等。"位于巴西皮拉西卡巴的圣保罗大学农业核能中心(CENA-USP)的硕士研究生路易斯-费利佩-瓜达林-扎加托(LuísFelipeGuandalinZagatto)表示,他是这篇文章的作者之一。Cedrelafissilis的最终花瓶显示出不同土壤造成的生长差异。从左至右:100%ADE、20%ADE、对照土壤。资料来源:LuísFelipeGuandalinZagatto研究人员发现,ADE中的微生物群(细菌、古菌、真菌和其他微生物)对植物生长非常有益。在土壤中添加ADE能促进他们分析的三种树种的生长。与对照土壤相比,巴西雪松(Cedrelafissilis)和黄椿(Peltophorumdubium)的幼苗在含有20%ADE的土壤中长到正常高度的两倍到五倍,在含有100%ADE的土壤中长到正常高度的三倍到六倍。深裂号角树(Cecropiapachystachya)在对照土壤(不含ADE的土壤)中根本无法生长,但在100%ADE的土壤中却生长茂盛。在含有20%ADE的土壤中,禾本科牧草的干重比对照土壤增加了三倍多,而在100%ADE的土壤中则增加了八倍多。Peltophorumdubium的盆栽实验显示了不同土壤的生长差异。从左至右:100%ADE、20%ADE、对照土壤。图片来源:LuísFelipeGuandalinZagatto"ADE中的细菌能将土壤中的某些分子转化为植物可以吸收的物质。"文章的第一作者安德森-桑托斯-德弗雷塔斯(AndersonSantosdeFreitas)说:"打个不太恰当的比方,你可以说这些细菌就像微型'厨师',它们将植物无法'消化'的物质转化为植物可以代谢获利的物质。"他是CENA-USP的博士生,也是播客BiotecemPauta的合著者。与对照土壤相比,ADE含有更多的养分:例如,磷含量是对照土壤的30倍,除锰以外,所测得的其他每种养分含量都是对照土壤的3到5倍。它的pH值也更高。Cecropiapachystachya的最终花瓶显示了不同土壤在生长方面的差异。从左至右:100%ADE、20%ADE、对照土壤。图片来源:LuísFelipeGuandalinZagattoZagatto及其同事在亚马孙州的卡尔代朗试验田采集了ADE样本。对照土壤来自圣保罗州皮拉西卡巴市路易斯-德凯罗斯农学院(ESALQ-USP)的实验农田。他们在36个四升花盆中分别装入3千克(6.6磅)土壤,并将其放置在平均温度为34°C(93°F)的温室中,以应对全球变暖的影响,因为亚马逊地区目前的温度在22°C至28°C(72°F至82°F)之间。三分之一的花盆里装的是对照土壤,三分之一的花盆里装的是对照土壤和ADE4:1的混合物,还有三分之一的花盆里装的是100%的ADE。为了模拟牧场,他们在每个花盆里都种下了禾本科牧草(Urochloabrizantha)的种子,让它们发芽60天。然后,他们将草割掉,但留下草根,通过播种三种树木的种子来模拟恢复退化的牧场。该研究小组并不建议使用ADE,因为它是一种有限资源,而且受到很好的保护。他们研究的重点是分析ADE的化学特性(养分、有机物和pH值)以及酶活性和其他有利于植物的生物和生化方面。"我们需要了解究竟是哪些微生物产生了这些作用,以及如何在不需要ADE的情况下利用它们。然后,我们可以尝试通过生物技术开发等手段复制这些特性。这项研究是朝着这个方向迈出的第一步,"他说。森林砍伐是巴西面临的一个严重问题,而且不仅仅发生在亚马逊地区。原因有很多,例如牧场或耕地取代了森林。找到迅速恢复这些地区的方法越来越重要,这样森林才能重新生长,生态系统服务才能恢复,为环境和人类带来各种好处,包括气候和空气质量调节,以及土壤中的碳储存。扎加罗说:"在这项研究中,我们的目的是评估热带森林生态恢复项目(更具体地说是亚马逊地区)可能的改进动力,以便将来这些地区能够尽可能地恢复到原始状态。我们相信这些结果很有希望,并表明在幼苗生产中甚至直接在田间利用ADE的特性可以成为加速热带森林生态恢复的一种方法。"...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1392373.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1392373.htm

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回收铝可以带来能源、排放节省和电动汽车电池续航能力的提升

回收铝可以带来能源、排放节省和电动汽车电池续航能力的提升梯形铝内部的微观结构显示出高度精细和均匀的晶粒大小,这是实现强大和可靠产品的关键。资料来源:图片由NicoleOverman提供;由CortlandJohnson改进太平洋西北国家实验室这种获得专利和奖项的剪切辅助加工和挤压(ShAPE)工艺收集了汽车制造中的废旧碎片和剩余的铝边角料,并将其直接转化为适合新汽车部件的材料。它现在正被扩大规模,用于制造电动车的轻质铝部件。在一份新的报告和《制造业通讯》的研究文章中详细描述了最近的进展,在将其用于新零件之前,不需要将新开采的铝添加到材料中。通过降低铝的回收成本,制造商可能能够降低铝部件的整体成本,更好地使其取代钢铁。汽车制造商的废铝通过PNNL专利的ShAPE制造工艺转变为新的汽车部件。热量和摩擦使铝软化,并将其从粗糙的金属转化为光滑、坚固的统一产品,而无需熔化步骤。"研究表明,用ShAPE工艺形成的铝零件符合汽车工业的强度和能量吸收标准,"PNNL材料科学家和首席研究员ScottWhalen说。"关键是ShAPE工艺打破了废料中的金属杂质,而不需要一个能源密集型的热处理步骤。仅此一点就能节省大量时间,并引入新的效率"。新的报告和研究出版物标志着与北美最大的汽车零部件制造商麦格纳公司为期四年的合作达到了巅峰,麦格纳从能源部的车辆技术办公室、轻质材料联盟(LightMAT)计划获得了合作研究的资金。麦格纳材料科学经理MassimoDiCiano说:"可持续发展是我们在麦格纳所做的一切的首要任务。从我们的制造工艺到我们使用的材料,ShAPE工艺是一个很好的证明,说明我们正在寻求发展,并为我们的客户创造新的可持续解决方案。"除了钢铁,铝是汽车工业中使用最多的材料。铝的优势特性使其成为有吸引力的汽车部件。铝更轻、更强,是制造轻量级汽车以提高效率的战略中的一种关键材料,无论是延长电动车的续航能力还是减少电池容量大小。虽然目前汽车行业确实回收了大部分的铝,但在重新使用之前,它通常会将新开采的原铝加入其中,以稀释杂质。金属制造商还依赖一种有百年历史的预热工艺,将铝砖,或业内所称的"铝坯",在超过1,000华氏度(550摄氏度)的温度下加热数小时。预热步骤可以溶解原始金属中的硅、镁或铁等杂质团,并通过一个被称为均质化的过程将它们均匀地分布在钢坯中。ShAPE用AA6063工业废料制成的挤压件,生产出(a)圆形,(b)方形,(c)梯形,和(d)双室梯形的型材。资料来源:ScottWhalen太平洋西北国家实验室相比之下,ShAPE工艺在不到一秒钟的时间内完成了同样的均质化步骤,然后在几分钟内将固体铝转化为成品,不需要预热步骤。"与我们在麦格纳的合作伙伴一起,我们已经达到了ShAPE工艺发展中的一个关键里程碑,"Whalen说。"我们通过创造方形、梯形和多单元零件,显示了它的多功能性,这些零件都符合强度和延展性的质量基准。"在这些实验中,研究小组使用了一种被称为6063的铝合金,或建筑铝。这种合金被用于各种汽车部件,如发动机支架、保险杠组件、车架导轨和外部装饰。PNNL研究小组使用扫描电子显微镜和电子反向散射衍射法检查了挤压的形状,这种方法可以创建成品中每个金属颗粒的位置和微观结构的图像。结果显示,ShAPE产品具有均匀的强度,并且缺乏可能导致部件故障的制造缺陷。特别是这些产品没有大团的金属杂质的迹象,这些杂质会导致材料变质,并阻碍了使用二次回收铝制造新产品的努力。该研究小组现在正在研究通常用于电动汽车电池外壳的更高强度的铝合金。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1356637.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1356637.htm

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研究人员整理出构成植物病原体的"生命之树"这个创新的病原体"生命之树"提供了超过192个官方认可的物种的广泛信息,如它们的进化史和群体内的相互关系。此外,它还包括30多个非正式确认的分类群。该工具纳入了来自每个物种基因组内多个位置的基因序列数据,以及每个物种的全球位置、它们的植物宿主以及病原体居住在宿主植物内或宿主植物上的位置等关键细节。北卡罗来纳州立大学植物病理学WilliamNealReynolds特聘教授JeanRistaino说:"我们正在利用我的同事IgnazioCarbone开发的基于树的排列选择器(T-BAS)工具包,将所有已知的植物病菌物种放入一个活的'生命之树'中,研究人员可以将新出现的威胁物种放入开放的树中,并查看哪些群体正在扩大和演变"。他是PLOSONE上描述该工具的论文的通讯作者。来自智利的马铃薯植株展示了由Phytophthora引起的晚疫病的影响。资料来源:JeanRistaino,北卡罗来纳州立大学这个新工具将使研究人员能够实时更新植物疾病信息。Ristaino说:"预防疾病爆发的真正关键是在疾病爆发之前抓住信号,T-BAS可以作为疾病监测和弄清可能出现的下一个新品系的工具。研究人员可以查询这个数据库,该树将纳入新的物种"。他是北卡罗来纳州新出现的植物疾病和全球食品安全集群的负责人。Phytophthora属的第一个物种,即"植物破坏者",于1876年被描述和命名。噬菌体存在于空气、土壤和水中,可以对粮食作物、观赏植物和树木造成疾病。北卡罗来纳州的博士生AllisonCoomber说:"自2000年以来,大约有150种新的嗜酸菌被鉴定出来,他和团队一起开发了这个工具。""这是一个异常庞大的植物病原体物种数量,"Ristaino说。"许多Phytophthora物种具有广泛的宿主范围,因此它们可以在更广泛的地区'移动'。"Ristaino于2001年在《自然》杂志上发表了一篇论文,确定了造成爱尔兰马铃薯歉收的Phytophthorainfestans菌株,他希望最终能将物理地图与T-BAS数据结合起来,以帮助在各州或国家之间提供更好的病原体监测。Ristaino说:"我们已经挖掘了所有已发表的关于Phytophthora的数据。合作和分享数据比保密要有意义得多"。Ristaino补充说,PhytophthoraT-BAS工具被放置在DeCIFR网络门户中,可通过北卡罗来纳州的综合真菌研究中心获得,该中心探索真菌及其在农业、动物、环境和人类健康系统中发挥的作用。关于访问该工具的进一步信息可以在Ristaino实验室的网站上找到。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1358235.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1358235.htm

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