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丹麥技術大學:二維納米材料新蝕刻工藝可實現超解析度光刻

丹麥技術大學(DTU)與 Graphene Flagship 研究團隊,剛剛介紹了一種可將納米材料製造工藝提升到新水平的新技術。據悉,2D 材料的精確「圖案化」,是利用其機型計算和存儲的一種方法。不過與當前的技術相比,新方案可為 10nm 以下的納米材料,帶來更高的性能、以及更低的功耗。 可蝕刻六方氮化硼材料晶體(圖 via SCI Tech Daily) 近年來,以石墨烯為代表的二維材料,已經成為了物理學和材料技術領域的重要發現之一。可知其具有較其它已知材料更堅固、光滑、輕量,且在導熱與導電性能上也更加優異。 基於此,DTU 研究人員設想,若能夠在這些材料身上實現可編程性,便可在 2D 層面上創造精緻的「圖案」,進而迎合不同的應用需求、顯著改變相關材料的特性。 十多年來,DTU 科學家們一直在 1500 平方米的潔淨室設施中使用先進光刻機,致力於改進二維材料圖案化的最新技術。 在丹麥國家研究基金會與 Graphene Flagship 的部分支持下,DTU 在納米結構石墨烯中心開展了長期深入的研究。 最新消息是,DTU Nanolab 的電子束光刻系統,已經能夠實現...

《仙劍奇俠傳7》最終武器的材料獲得方法介紹

《仙劍奇俠傳7》中的最終武器的材料是遊戲里比較難得的東西,但是很多玩家都不太清楚最終武器的材料的獲得方法是什麼,其實最終武器的材料想要獲得可以過一圈主線,然後再次要回天魔國就能獲得了,更多如下。 最終武器的材料獲得方法介紹 最終武器的材料想要獲得可以先過一圈主線,再次要回天魔國的時候就有了,估計是中間那些boss給的或者支線 來源:3DMGAME

科學家利用人工智慧准確預測材料特性 打破以前無法逾越的障礙

據媒體報導,如果可以可靠地預測材料的特性,那麼為大量行業開發新產品的過程就可以被簡化和加速。在發表在《先進智能系統》上的一項研究中,來自東京大學工業科學研究所的研究人員利用機器學習,用磁芯損耗光譜學來確定有機分子的特性。 光譜技術能量損失近邊結構(ELNES)和X射線近邊結構(XANES)被用來確定材料中電子的信息,並通過它確定原子。它們具有高靈敏度和高解析度,已被用於研究從電子設備到藥物輸送系統的一系列材料。 然而,將光譜數據與材料的特性--如光學特性、電子傳導性、密度和穩定性--聯系起來仍然是不明確的。機器學習方法已被用於提取大型復雜數據集的信息。這種方法使用人工神經網絡,它基於我們的大腦如何工作,不斷學習以解決問題。盡管該小組之前使用ELNES/XANES光譜和ML來找出材料的信息,但他們發現的東西與材料本身的屬性無關。因此,這些信息不能輕易轉化為發展。 現在,該團隊已經使用ML來揭示隱藏在22155個有機分子的模擬ELNES/XANES光譜中的信息。「分子的ELNES/XANES光譜,或它們在這種情況下的 『描述符』,然後被輸入系統,」主要作者Kakeru Kikumasa解釋說。「這種描述符是可以在實驗中直接測量的東西,因此可以以高靈敏度和解析度來確定。這種方法對材料開發非常有利,因為它有可能揭示出某些材料特性產生的地點、時間和方式。」 僅僅從光譜中創建的一個模型就能夠成功地預測所謂的密集特性。然而,它無法預測廣泛特性,這些特性取決於分子大小。因此,為了改善預測,新的模型是通過包括與碳(存在於所有有機分子中)有關的三種元素的比率作為額外的參數來構建的,以使分子量等廣泛的特性得到正確的預測。 「我們對磁芯損耗光譜的ML學習處理提供了對廣泛材料特性的准確預測,如內能和分子量。磁芯損耗光譜和廣泛屬性之間的聯系以前從未被提出過;然而,人工智慧能夠揭開隱藏的聯系。」高級作者Teruyasu Mizoguchi說:「我們的方法也可能被應用於預測新材料和功能的特性。我們相信,我們的模型將是一個非常有用的工具,可以在廣泛的行業中進行材料的高通量開發。」來源:cnBeta

宏碁TravelMate Vero環保材料計算機產品線擴大陣容

宏碁本周通過新的Vero設備擴大了其"生態友好"電腦產品線。宏碁Aspire Vero在今年早些時候被曝光,是一款使用消費後回收(PCR)塑料製造的環境友好型消費者筆記本電腦。今天,宏碁披露了宏碁TravelMate Vero(商務用筆記本電腦)、宏碁Veriton Vero(迷你桌上型電腦)、宏碁Vero BR277(顯示器)以及一系列Vero配件。 ...

全球電子供應鏈調查:五成廠商報告材料價格猛漲 80%製造商缺少合格工人

10 月 11 日報導,近日,國際電子工業聯接協會(IPC)調查采訪了包括北美、亞太和歐洲三個地區的數百家企業,發現 88% 的受訪者經歷了半導體及相關組件交貨時間增加的情況,31% 的受訪公司訂單交付延遲了 8 周及以上。 根據調查,材料成本和勞動力成本上漲、訂單積壓、庫存減少等是絕大多數電子製造商所面臨的問題。5 成以上的廠商認為材料價格上漲十分顯著,近 7 成公司的勞動力成本出現上漲。 此外,技術人才的招聘和留任也是個大問題,北美和歐洲均有 60% 以上的公司難以招聘到技術人才。IPC 首席經濟學家兼本次調查的首席研究員 Shawn DuBravac 說:「供應短缺和其他混亂正在影響全球電子供應鏈以及這些製造商服務的每個下遊行業。」 以下是芯東西對 IPC《全球電子製造供應鏈現狀(The Current Sentiment of the Global...

復活的類晶體:自愈現象使一種奇特的材料在商業上具有價值

自愈現象可以減少使類晶體不實用的缺陷。密西根大學領導的一個研究小組的研究結果表明,一類曾經看起來似乎可能徹底改變從太陽能電池到煎鍋的一切,但在21世紀初就不再受歡迎的材料,可能可以在商業上復活了。這項研究發表在《自然-通訊》上,它展示了一種製造比以前大得多的准晶體的方法,而沒有困擾過去製造商的缺陷。 X射線斷層成像顯示了兩個准晶體在冷卻過程中開始融為一體的側面圖。 密西根大學材料科學與工程和化學工程助理教授、論文通訊作者Ashwin Shahani說:"工業界放棄准晶體的一個原因是它們充滿了缺陷,但我們希望將准晶體重新帶入主流。而這項工作暗示,它可以做到。" 准晶體具有有序的結構,但沒有普通晶體的重復模式,可以被製造出一系列誘人的特性。它們可以是超硬的或超滑的。它們可以以不尋常的方式吸收熱量和光線,並表現出奇特的電學特性,以及其他一系列的可能性。但是,最初將這種材料商業化的製造商很快就發現了一個問題--晶體之間的微小裂縫,即所謂的晶界,會招致腐蝕,使類晶體容易失效。從那時起,准晶體的商業開發大多被擱置了。 但是Shahani團隊的新發現表明,在某些條件下,小的准晶體可以碰撞並融合在一起,形成一個單一的大晶體,且沒有在小晶體組中發現的晶界缺陷。在一個旨在觀察該材料的形成的實驗中,這一現象讓人感到驚訝。 他說:"看起來晶體在碰撞後正在自我癒合,將一種類型的缺陷轉化為另一種類型,最終完全消失,鑒於准晶體缺乏周期性,這很不尋常。" 晶體開始時是像鉛筆一樣的固體,尺寸只有幾分之一毫米,懸浮在鋁、鈷和鎳的熔融混合物中,研究小組可以使用X射線斷層掃描技術實時和三維地觀察到這些晶體。隨著混合物的冷卻,這些微小的晶體相互碰撞並融合在一起,最終演變成一個單一的大型准晶體,比組成的准晶體大幾倍。 在阿貢國家實驗室觀察到這一過程後,該團隊通過計算機模擬進行了虛擬復制。通過在略微不同的條件下運行每個模擬,他們能夠確定在何種條件下微小的晶體會融合成較大的晶體。例如,他們發現,微小的鉛筆狀晶體必須在一定的排列范圍內相互面對,以便碰撞和凝聚在一起。這些模擬實驗是在約翰·沃納·卡恩傑出大學工程教授、論文通訊作者Sharon Glotzer的實驗室進行的。 Glotzer說:"當實驗和模擬都能觀察到在相同的長度和時間尺度上發生的相同現象時,這很令人興奮。模擬可以看到實驗不能完全看到的結晶過程的細節,反之亦然,因此,只有在一起,我們才能完全理解正在發生的事情。" 雖然該技術的商業化可能還需要幾年時間,但模擬數據最終可能被證明對開發一個有效地生產大型准晶體的生產規模的過程很有用。Shahani團隊預計將使用燒結技術,這是一個眾所周知的工業過程,材料通過熱量和壓力融合在一起。但這是一個遙遠的目標,但Shahani說新的研究開辟了一條新的研究途徑,有朝一日可以實現這一目標。 目前,Shahani和Glotzer正在一起工作,以了解更多關於准晶體缺陷的信息,包括它們如何形成、移動和演變。來源:cnBeta

《審判之逝:湮滅的記憶》極斗氣爆仙藥所需材料獲得方法介紹

《審判之逝:湮滅的記憶》中的極斗氣爆仙藥是遊戲里非常獨特的進攻型仙藥,但是很多玩家都不太清楚極斗氣爆仙藥需要的材料應該怎麼獲得,其實極斗氣爆仙藥需要的材料就是仙藥容器、虹色輝石和不明種子,更多如下。 極斗氣爆仙藥所需材料獲得方法介紹 極斗氣爆仙藥需要的材料有三個 空的仙藥容器獲得方法有很多,比如中華街 易興堂、西式賭場 博弈場、小野寺商店 虹色輝石想要獲得可以去橫濱的馬車街道飾品熱潮 不明種子想要獲得可以去橫濱的濱北公園產直推車 勇氣野菜 范圍很廣,缺點是傷害低。 點擊進入:極斗氣爆仙藥藥譜獲得方法介紹來源:3DMGAME

《審判之逝:湮滅的記憶》極真波動仙藥所需材料獲得方法介紹

《審判之逝:湮滅的記憶》中的極真波動仙藥是遊戲里用起來非常酷炫的進攻型仙藥,但是很多玩家都不太清楚極真波動仙藥需要的材料怎麼獲得,其實極真波動仙藥需要的材料就是仙藥容器、金槍魚蛋三明治和不可思議的石頭,更多如下。 極真波動仙藥所需材料獲得方法介紹 極真波動仙藥需要的材料有三個 空的仙藥容器獲得方法有很多,比如中華街 易興堂、西式賭場 博弈場、小野寺商店 不可思議的石頭想要獲得可以去橫濱的中華街井山仙藥店 金槍魚蛋三明治想要獲得可以去橫濱的濱北公園咖啡餐車 濱 使用後前面一個貫穿的魔光炮,缺點是范圍小,有點像龍珠的魔貫光殺炮。 點擊進入:極守護靈仙藥所需材料獲得方法介紹來源:3DMGAME

《審判之逝:湮滅的記憶》極守護靈仙藥所需材料獲得方法介紹

《審判之逝:湮滅的記憶》中的極守護靈仙藥是遊戲里非常好用的防禦類仙藥,但是很多玩家都不太清楚極守護靈仙藥需要的材料應該怎麼獲得,其實極守護靈仙藥需要的材料就是美麗貝殼和綜合關東煮,貝殼可以從橫濱的中華街易興堂那裡搞,更多如下。 極守護靈仙藥所需材料獲得方法介紹 極守護靈仙藥需要的材料有三個 空的仙藥容器獲得方法有很多,比如中華街 易興堂、西式賭場 博弈場、小野寺商店 美麗貝殼想要獲得可以去橫濱的中華街易興堂買 綜合關東煮的獲取途徑就是橫濱 POPPO 鶴龜街道店 點擊進入:極雷切丸仙藥使用方法介紹來源:3DMGAME

《審判之逝:湮滅的記憶》極雷切丸仙藥所需材料獲得方法介紹

《審判之逝:湮滅的記憶》中的極雷切丸仙藥是遊戲里非常獨特的仙藥,想要獲得可以通過製作獲得,但是很多玩家都不太清楚極雷切丸仙藥材料的獲得方法是什麼,其實極雷切丸仙藥的材料有兩種,分別是不可思議的石頭和昆布飯團,更多如下。 極雷切丸仙藥所需材料獲得方法介紹 極雷切丸仙藥需要的材料有三個 空的仙藥容器獲得方法有很多,比如中華街 易興堂、西式賭場 博弈場、小野寺商店 不可思議的石頭想要獲得可以去橫濱的中華街井山仙藥店 昆布飯團想要獲得可以去橫濱的濱北公園咖啡餐車 濱 點擊進入:空仙藥容器獲得方法介紹來源:3DMGAME

科學家發明浮選槽技術處理分離電池材料 便於回收利用

電動汽車的日益普及對地球來說無疑是件好事,但隨著越來越多的電動汽車上路,有一個問題也隨之而來。電動汽車中使用的鋰離子電池不會永遠存在,在未來十年中,大量損耗到無法使用的電池將使我們目前回收它們的能力遭遇挑戰。科學家們已經取得了一項突破,可能會給這些努力帶來推動力,他們展示了如何利用浮選槽來輕松分離一些珍貴的電池材料,以便重新使用。 作為ReCell先進電池回收中心的一部分,這項研究由密西根技術大學(MUT)的科學家領導,旨在利用采礦業中常用的技術來分離和淨化礦石。這被稱為泡沫浮選,它涉及將材料放在浮選槽中,並根據它們是排斥水而漂浮,還是吸收水而下沉而分離。 但這種方法並不完美因為構成陰極成分的材料,如常用的鎳錳鈷鋰氧化物(NMC111)和鋰錳氧化物(LMO)通常都會下沉。MTU團隊對此設計了一個解決方案,涉及對水進行溫和的化學處理,這使得NMC11反而會浮起來。 "電池陰極材料的分離主要發生在水中,"共同作者和材料科學家Jessica Durham解釋說。"這個過程不需要使用大量的危險化學品,而這些化學品在擺脫廢物方面是具有挑戰性和昂貴的。" 隨著陰極材料的分離,科學家們隨後進行了測試,以確定其電化學性能,發現分離過程在這方面的影響可以忽略不計。兩者都保持了95%或以上的高純度水平,Durham說這對回收材料的潛在買家來說是至關重要的。 這項技術是在一個台式浮選槽中演示的,每升(0.26加侖)水處理20至150克(0.7至5.3盎司)的陰極材料。ReCell團隊總部所在的阿貢國家實驗室的科學家們隨後將其放大到一個10升(2.6加侖)的水箱,能夠在一小時內處理超過1公斤(2.2磅)的陰極材料。 Durham告訴我們:"這涉及到從基準規模槽中使用的條件開始,優化條件以在浮選柱中選擇性地分離陰極材料。浮選柱是一個連續的操作,類似於工業中使用的狀況,材料和水的漿液不斷地被送入系統,分離的陰極被從泡沫和尾礦溢流中收集。" 這一突破標志著有效分離這些有價值的材料的努力邁出了重要一步,但在整個回收過程中,這只是鏈條中的一個環節。陰極以外的其他材料也需要被分離和/或回收,如電解質和陽極,然後所有這些材料都需要被升級循環到一個功能性的儲能系統。Durham說ReCell團隊正在單獨處理這些步驟,而挑戰將是把它們串聯起來,形成一個有利可圖的回收過程。 "ReCell中心的研究人員目前正在擴展不同的回收步驟,並將它們拼湊起來,以產生具有良好性能的回收材料,"Durham說。"不僅回收過程要有價值,而且升級的材料必須能夠被工業界接受和使用,才能使鋰離子電池回收獲得成功。" 這項研究發表在《能源技術》雜志上。 了解更多: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/ente.202100468來源:cnBeta

原材料緊缺,下游需求依舊旺盛 覆銅板「漲聲」一片

漲價,是2021年迄今為止的一個主旋律,隨處可見的缺貨,肉眼可見的漲價。雖然三季度結束,但是缺貨不停,漲價不止。近日,長春發布銅面積層板單價調漲通知,從2021年10月1日起,所有覆銅板產品價格調升+10%;9月初,以建滔積層板為首的多家覆銅板廠商先後宣布調漲覆銅板價格,而早在8月份,生益科技也宣布調漲了覆銅板價格。 據筆者了解到,新一輪的漲價誘因並不是需求驅動,而是原材料端價格不斷上漲所致,尤其是銅箔和環氧樹脂的供應更加緊俏。 漲價驅動因素:原材料價格屢創新高 8月中旬,因為環氧樹脂價格有所抬頭,覆銅板已經有漲價的跡象。筆者彼時在《中報業績大爆發,覆銅板三季度提價已在路上》一文中提到,上半年,覆銅板產業鏈公司受益於此前價格的調漲,中報業績紛紛報喜,伴隨著環氧樹脂的價格再次走高,覆銅板後續有可能再次提價。 未曾想到,這一次的漲價潮,來的如此之快,並且還很密集。 根據筆者統計,9月22日,長春宣布所有覆銅板產品價格調升+10%;9月6日,建滔積層板對板材(所有厚度)HB/VO上調RMB10/HKD10;8月30日,焦作奧瑞旺對所有厚度中高導鋁基覆銅板上調5元/平方米;8月28日,威利邦上調HB5元/張,22F、CEM-110元/張;8月25日,生益科技針對一般材料漲價5%。 究其緣由,上述宣布漲價的廠商大都表示,由於包括鋁、銅箔、化工等在內的原材料價格不斷上漲,以至於生產成本上漲,迫於成本壓力進行調價。 此前,筆者了解到,環氧樹脂價格走高是由於原材料雙酚A價格反彈暴漲所致,但是此次情況有所不同。 眾所周知,近段時間以來,限電已經成為全國性的行為,而江浙一帶更是集中了諸多化工大廠,而江蘇本就是環氧重鎮,無疑,這在供給端造成了一定的壓力。 有業內人士對筆者表示,蘇州高新區的部分環氧樹脂廠商因為限電的原因,國慶前幾天就已經停工放假了,而環氧樹脂的價格本身就已經在高位了,現在停工一停就是一片,然後工廠自然也沒貨了,價格高也拿不到貨。 「現在江蘇那邊因為限電大廠停車或降負,液體環氧樹脂供應自然就會減少,價格最近變化不大,區間整理,供應緊張還是會支撐價格的。」 百川盈孚分析師王曉彤向筆者透露。 根據卓創資訊數據顯示,截至9月29日,環氧樹脂華東E-51報價在37000元/噸-37500元/噸,而6月底價格還不到3萬元/噸。 此外,在銅箔方面,由於大宗商品自去年下半年以來持續走高,LME銅也一直處於上漲通道,雖然在五月中旬之後便不再上漲,但是價格卻也維持高位盤整。截至9月30日,LME銅報9111元/噸。 另一方面,覆銅板所用的銅箔和新能源車所用的鋰電銅箔在供應商方面有所重合,再加上鋰電銅箔利潤率高於覆銅板銅箔,大量銅箔供應商將生產重心轉到鋰電銅箔上,覆銅板銅箔產量被擠壓,由此造成了覆銅板供給的緊張局面。 生益科技相關負責人則對筆者表示,這一輪漲價的主要核心驅動是來自原材料端,材料缺貨的現象一直很嚴重,但是現在最難拿貨的還是銅箔和樹脂,玻纖相對來說會好一點。 高端消費、新能源車等帶動旺盛需求 隨著三季度結束,時間進入今年的最後一個季度,電子行業傳統旺季的帷幕也在慢慢拉開。所以,除了原材料漲價之外,下游需求依舊旺盛也是對覆銅板提價的支撐。 日前,生益科技在接受機構調研時則表示,下半年市場熱點集中在高端消費和新能源汽車等領域。上半年幾大終端完成招標後,我們看到通訊類訂單及伺服器訂單也在逐步回暖。 而在交付周期方面,上述生益科技相關負責人則向筆者進一步透露,目前如果有庫存的話,就很快能交貨,但是沒庫存的產品,只能下單之後生產再交貨。只是現在基本上都沒有庫存,大部分產品都是需要下單之後再組織生產。 「我們接單一般都是當月接單,現在每個月的訂單都是爆的,產能也是打滿的,現在出貨量大概是680萬-700萬平方米/月。」生益科技負責人補充到。 此外,超聲電子在投資者互動平台也表示,目前公司印製板和覆銅板業務整體訂單飽滿,公司的產品價格會根據市場實際情況作出相應調整。 資料顯示,下半年通信設備用PCB正在迎來復蘇。8月1日,移動、聯通、電信和廣電四大運營商5G三期無線主設備招標全部完成。2021年,四家運營商合計招標無線主設備72.2萬站(其中中國移動和中國廣電的48萬700M 5G基站分2年建設完成),投資金額超過580億元人民幣。 5G基站建設帶動高頻高速PCB需求增長,而加上消費電子和車用PCB的持續增長,進一步帶動了對上游覆銅板的需求。 在消費電子方面,隨著蘋果iPhone13系列、iPad系列正式發布,蘋果產業鏈將開始大規模出貨,而且,iPhone是撓性板(FPC)需求主力,有望持續帶動供應鏈的需求。 此外,在數通方面,伺服器出貨量從疫情之後便開始復蘇,而且英特爾晶片平台切換正在逐步推進,這將進一步拉動高速PCB和覆銅板的升級。 綜上來看,消費電子、汽車電子、通信設備等領域的高景氣度將會持續高漲,因此,2021年最後一個季度覆銅板的總體需求量仍會很大。(校對/Arden)來源:cnBeta

鋰電循環製造技術新突破 陰極材料直接回收技術凸現高效益

近年來,鋰離子電池已經被越來越多的可攜式設備提供能源支撐,比如智慧型手機、筆記本電腦、以及電動汽車。然而與普通鉛酸電池相比,廢舊鋰離子電池的回收也成為了一個難題。好消息是,鑒於直接回收是降低鋰電池損耗的終極手段,ReCell 中心的科學家們已經朝著這個目標又邁進了一步。 (圖 via SCI Tech Daily) 據悉,ReCell 是美國首個先進的電池回收研發中心,總部位於能源部 (DOE)旗下的 阿貢國家實驗室。 早些時候,科學家們取得了一項重要的技術進展,得以消除阻礙行業發現的一大障礙,讓回收鋰離子電池在經濟上變得相當可行。 作為比較,電池製造商們當前使用的回收工藝價值較低,僅停留在相對較為單純的金屬層面。然而市場的飛速發展,也帶來一個迫在眉睫的巨大問題。 研究人員預計,在不到十年的時間里,每年將有 200 萬噸報廢 EV 動力電池需要接受處理 —— 但當前的回收基礎設備尚未對廢舊電池的巨大量湧入做好准備。 研究合著者、阿貢實驗室材料科學家 Jessica Durham 指出 —— 鋰電池行業的頗具之法,在於實現將回收陰極材料放於新電池中重復使用、但又不至於犧牲純度。 好消息是,ReCell 團隊中的一部分密西根理工大學(MTU)研究人員,已經開發出了一種用於分離構成鋰電池陰極(帶有正電荷的電極)上有價值材料的創新工藝。 基於直接回收再利用電池正極材料的正向循環(圖自:ReCell) 目前阿貢材料工程研究中心的科學家們,正在擴大 MTU 的創新分離工藝,為大規模回收 EV...

研究發現扭曲的材料同時具有導熱和隔熱的作用

管理熱量是電子和工程領域的一個主要挑戰,通常是用傳導或隔絕熱量的材料來控制的。現在,一種新材料模糊了這一界限,它在一個方向上阻擋熱量,但在另一個方向上傳導熱量。電子設備發熱是影響系統設計的一個惱人的副產品,以免它們在運行時被燒毀。 新材料使用堆疊的薄膜略微旋轉,以防止熱量在層間傳遞,同時仍沿薄膜流動。 但是,隨著電子產品的不斷縮小,冷卻或通風系統的空間越來越小,如何讓敏感元件遠離那些運行中的熱源成為一個更大的挑戰。 在新的研究中,芝加哥大學的研究人員發現了一種製造特別適合這項工作的材料的方法。這些新材料既不是絕緣體,也不是導體,而是可以同時兼而有之,防止熱量向一個方向移動,但允許它在另一個方向自由移動。 該研究的第一作者Shi En Kim說:"電子學的最大挑戰之一是在這種規模下處理熱量,因為電子學的一些組件在高溫下非常不穩定。但是,如果我們能使用一種既能導熱又能在不同方向隔熱的材料,我們就能從熱源--如電池--吸走熱量,同時避免設備中更脆弱的部分。" 材料的關鍵是一層二硫化鉬的薄膜。通常情況下它是很好的熱導體,但該團隊發現,通過堆疊該材料的薄片,然後稍微旋轉每一個,熱量就幾乎完全無法在垂直方向的層間傳遞。然而,它仍然可以通過板材本身進行水平移動。 在實踐中,這種技術可用於製造熱屏蔽,它不僅可以阻擋熱量,還可以將其傳送出去。這不僅可以防止像電池這樣的部件加熱附近敏感的電子產品,而且還可以使它們不被自己困住的熱量所損害。 這項技術還可以在其他方面改進電子產品,例如製造更有效的熱電發電機--通過熱側和冷側的溫度差產生電流的裝置。 重要的是,研究人員說,可能不僅僅是二硫化鉬能夠實現這種效果--他們懷疑其他相同排列的材料也能實現這種效果。 這項研究發表在《自然》雜志上。來源:cnBeta

晶片原材料矽出現大面積減產 可能增加生產及最終產品成本

金屬矽的價格在不到兩個月的時間里暴漲了300%,其不斷攀升的定價可能會給主要晶片製造商帶來大麻煩。矽是技術領域的一個重要組成部分,被用於晶片生產以及其他行業,包括玻璃生產、混凝土以及矽膠產品。然而,盡管矽元素豐富到足以占到地殼組成的28%,但該材料的供應似乎正變得極為緊張。 更高的晶片需求和水資源短缺等問題到目前為止已經影響了設備供應商,在所謂的全球晶片短缺中,矽本身是一個日益嚴重的問題領域。在彭博社的一份報告中,減產已經迫使該材料的價格上升到兩個月前的三倍。減產的原因是主要產區試圖減少電力消耗,其副產品是供應商的產量減少,包括那些從事矽材料的供應商。 部分重要的矽材料產區被命令從9月到12月在8月的水平上減產90%,促使產量突然上升。之前的價格是每噸折合人民幣8000元至17000元之間(1200美元至2400美元),但現在的價格已經達到每噸67300元(10000美元左右)。 稀缺而昂貴的材料直接沖擊了太陽能行業,太陽能級多晶矽的價格在周三跳漲了13%,創下2011年以來的最高價格。 預計矽的價格將在很長一段時間內保持高位,上海金屬市場分析師預計在2022年夏季之前都會處於高位,預計明年下半年才可能有更多的生產機會。在那之前,購買矽的額外成本很可能會影響到生產和最終消費者支付的商品價格。來源:cnBeta

計劃外的發現:可用於電池和其他能源轉換設備的超級材料

計劃外的發現可能會在電池、燃料電池、將熱能轉化為電能的裝置等領域有新的關鍵性突破。在尋找一種具有非常規行為的新超導體時,由西北大學教授 Mercouri Kanatzidis 聯合美國能源部(DOE)阿貢國家實驗室開展的項目發現了只有四個原子厚的新材料。 他們在項目中發現的這種新材料可以在只有兩個維度上研究帶電粒子的運動。這樣的研究可以刺激用於各種能源轉換裝置的新材料的發明。Mercouri Kanatzidis 表示:「我們的分析結果顯示,在這一轉變之前,銀離子被固定在我們材料的兩個維度內的密閉空間里,但在這一轉變之後,它們四處擺動」。 Kanatzidis 的目標材料是一種銀、鉀和硒(a-Ag3Se2)的組合,其四層結構像一個婚禮蛋糕。這些二維材料有長度和寬度,但幾乎沒有厚度,只有四個原子高。 Kanatzidis 表示:「超導材料在冷卻到非常低的溫度時失去了對電子運動的所有阻力。令我失望的是,這種材料根本不是超導體,我們無法使其成為超導體,但令我驚訝的是,它竟然是一個神奇的超離子導體的例子」。 在超離子導體中,固體材料中的帶電離子與電池中的液體電解質一樣自由游動。這導致一種固體具有異常高的離子導電性,這是衡量導電能力的一個標准。這種高離子傳導性帶來了低熱傳導性,意味著熱量不容易通過。這兩種特性使超離子導體成為能源儲存和轉換設備的超級材料。 該團隊發現一種具有特殊性質的材料的第一個線索是當他們把它加熱到華氏 450 至 600 度之間時。它過渡到一個更加對稱的分層結構。該小組還發現,當他們降低溫度,然後再次提高溫度進入高溫區時,這種過渡是可逆的。 科學家們已經尋找了一段時間,以找到一種典範的材料來研究二維材料中的離子運動。這種分層的鉀-銀-硒材料似乎就是一個。研究小組測量了離子在這種固體中的擴散情況,發現它相當於重鹽水電解質的擴散情況,是已知最快的離子導體之一。 MSD 的首席材料科學家 Duck Young Chung 說:「這些特性對於那些為電池和燃料電池設計新的二維固體電解質的人非常重要」。對這種超離子材料的研究也可能有助於設計新的熱電材料,將發電廠、工業過程甚至汽車排放的廢氣中的熱量轉換成電能。而且這種研究可用於設計環境淨化和水脫鹽的膜。來源:cnBeta

研究人員利用細菌自然屬性打造出可持續的生態友好型建築材料

據媒體報導,來自巴斯大學的研究人員正在研究細菌的自然屬性是否有助於開發一種新型環保石膏板。他們正在跟製造可持續建築材料的新創公司Adaptavate合作。他們的可生物降解石膏板Breathaboard使用可堆肥的作物廢料代替石膏,其跟傳統石膏板相比更輕且具有更好的隔熱和隔音效果。 巴斯大學生物與生物化學系的微生物學家和建築與土木工程系的混凝土專家已經獲得英國國家生物膜創新中心(NBIC)的資助以開展為期六個月的試點項目。該項目將利用其基於細菌的建築技術(BBCT)優化原型石膏板的特性。如果成功,該種石膏板可以被擴大規模並進一步發展。 巴斯大學的生物和生物化學系及米爾納進化中心的高級講師Susanne Gebhard博士跟該大學建築和土木工程系的Kevin Paine教授合作領導了這一項目。 Gebhard指出:「生物膜是在細菌粘在一起覆蓋一個表面時形成的,而不是在培養皿上生長整齊的點狀團塊。這是一個非常令人興奮的項目,它將看到我們是否能夠利用細菌的天然生物膜形成能力作為一種膠水以幫助改善可生物降解建築材料的性能。」 Adaptavate的技術總監Jeff Ive則表示:「石膏是第三大使用的建築材料,它占了英國碳排放的3%。它要麼是開采出來的,要麼是從煤電站的廢料中生產出來的,並且生產成本越來越高。由於它是以硫酸鈣為基礎的,因此還需要小心處理以免對環境造成危害。我們的Breathaboard是石膏基石膏板的低碳可持續替代品,可以對建築業的碳排放產生真正影響。我們很高興跟巴斯大學合作以進一步開發這種產品。」來源:cnBeta

統一物理理論解釋了材料如何從固體轉變為液體

旨在統一定義從固體到液體的材料的物理學的研究人員多年的精心實驗已經得到了回報。研究人員說,一個新的理論模型可以幫助開發新的合成材料,並為土木工程和環境挑戰提供信息和預測,如泥石流、水壩破裂和雪崩。 蝸牛腳底的粘液層是軟性材料的一個例子,它對壓力的屈服程度達到一定程度,然後會流動。伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的研究人員在一項新的研究中簡化了這一行為,這就是幫助蝸牛移動而不出現不方便的滑動的原因,與許多其他天然和合成材料類似,從泥巴到使牙膏在擠壓時流動的添加劑。 由伊利諾伊大學厄巴納`香檳分校化學和生物分子工程教授西蒙`羅傑斯領導的這項研究公布了一個統一的數學表達式,它定義了軟而堅硬的材料在超過其特定的應力閾值時如何從固體過渡到液體流動。該研究結果發表在《物理評論快報》雜志上。 "傳統上,屈服應力流體的行為被定義為試圖結合兩種不同類型的材料的物理學:固體和液體,"主要作者庫塔斯·卡曼尼說,他是伊利諾伊大學的化學和生物分子工程研究生。"但是現在,我們已經表明,這些物理狀態--固體和液體--可以在同一材料中共同存在,而且我們可以用一個數學表達式來解釋它。" 牙膏在被擠壓的時候會流動,這使得它被研究人員稱為產量-應力流體。 為了開發這個模型,該團隊進行了大量的研究,使各種不同的軟質材料承受壓力,同時用一種叫做流變儀的設備測量各個類似固體和液體的應變反應。 羅傑斯說:"我們能夠觀察到一種材料的行為,並看到固態和液態之間的連續過渡,"他也是伊利諾伊大學貝克曼先進科學技術研究所的一名成員。"傳統的模型都描述了從固體到液體的行為的突然變化,但是我們能夠解決兩種不同的行為,反映了通過固體和液體機制的能量耗散。" 該研究報告稱,這一發展給研究人員提供了一個簡單的模型,使其更容易進行大規模的計算,如模擬和預測泥石流和雪崩等災難性事件所需的計算。 "現有的模型在計算上很昂貴,研究人員需要在數字上掙扎,以使計算盡可能地准確,"羅傑斯說。"我們的模型很簡單,而且更准確,我們已經通過許多概念驗證實驗證明了這一點。" 研究人員說,對於那些調查地球物理流動、廢物修復以及新材料開發、3D列印和廢物運輸成本最小化等工業過程的人來說,流體的復雜產量-應力研究是一個熱門話題。"我們的模型定義了一個固體到液體行為的基本例子,但我認為它將作為一個跳板,讓研究人員在定義更復雜的屈服應力流體現象方面取得重大進展。"來源:cnBeta

《藥劑工藝:鍊金術士模擬器》全簡單藥劑所需材料一覽

《藥劑工藝:鍊金術士模擬器》中的簡單藥劑是非常多的,每種藥劑煉制需要的材料都不算多,但是很多玩家都不太清楚所有簡單藥劑需要什麼材料,其實簡單的藥劑非常多,比如治療藥劑、神力藥劑等等,更多如下。 全簡單藥劑所需材料一覽 強效治療藥劑 強效神力藥劑 強效中毒藥劑 強效火藥劑 強效霜藥劑 強效鎩電藥劑 強效光藥劑 強效爆炸藥劑 強效睡眠藥劑 強效石膚藥劑 強效快速成長藥劑 強效豐收藥劑 強效懸浮藥劑 強效減速藥劑 強效透視藥劑 強效隱形藥劑 強效彈跳力藥劑 強效狂化藥劑 強效幻象藥劑 強效酸藥劑 強效魅惑藥劑 強效性本能藥劑 強效通靈藥劑 點擊進入:全藥劑配方地圖分享來源:3DMGAME

2022年半導體或繼續短缺,材料及人工成本有所上升

一份由調研機構IPD International發出的報告顯示,半導體產能不足的情況將會持續至2022年,供過於求要至少到2022年下半年才有機會出現。 在接受訪問調查的半導體公司中,僅有10%的公司表示他們合作的供貨商的庫存在增加,並且每5間公司裡面就有4間表示他們難以找到熟手的工人來提高產能,有一半受訪公司更加直接表示這是「極其困難」的。 「預計未來6月的前景幾乎將不會有什麼變化。」這份報告總結。有65%的受訪半導體公司預期未來人力成本將會上升,只有23%公司認為未來招聘的難度將會降低。面對招不到人的困境,有46%的公司表示他們已經為原有的員工提供訓練來彌補這些空缺,也有44%公司表示他們會上調薪酬水平來嘗試吸引更多新員工。 而雪上加霜的是,有90%的受訪公司表示最近幾個月的材料成本有所上升,這對於不少需要半導體晶片的行業來說非常不利,調研公司AlixPartners早前就預計2021年汽車行業會產生2100億美元的損失。而對於半導體公司來說,這也意味著他們的利益空間會被進一步壓縮。 這次的全球晶片短缺不論是對於我們熟知的GPU、CPU,還是對於傳統的汽車行業來說影響非常大,而現在看來晶片短缺的情況至少在2022年上半年也不會得到緩解,因此像是顯卡這些的產品,除非出現礦難什麼的,否則很可能不會出現降價。 ...

員工不足加原材料成本上漲 調查稱晶片短缺將持續到明年

9月24日消息,一項新的行業調查顯示,晶片行業勞動力不足加之原材料成本不斷上升,導致晶片短缺問題加劇,這一狀況將持續到2022年。這項行業調查顯示,困擾汽車製造等行業的晶片短缺問題可能會持續相當長一段時間。在接受IPC調查的公司中,超過一半公司表示,他們預計這種晶片短缺局面至少會持續到2022年下半年。由於成本上升和勞動力不足,晶片短缺問題正在加劇。 根據這項調查,80%的晶片製造商表示,很難找到經過專門培訓的熟練工來處理晶片製造中使用的有毒化合物。很多晶片公司稱勞動力成本在不斷上升。 有三分之一的亞洲晶片製造商表示,自己更難找到合格工人,而北美和歐洲晶片製造商的這一比例分別為67%和63%。與此同時,42%的亞洲晶片製造商公司稱訂單積壓量在不斷增加,而北美和歐洲晶片製造商的這一比例分別為65%和60%。 46%的晶片製造商表示,他們正在對現有員工進行二次培訓,以填補空缺崗位;44%的晶片製造商表示,正在通過提高工資待遇吸引更多勞動力。其他受歡迎的措施包括為員工提供更靈活的工作時間和更多的培訓機會。 很多接受調查的公司表示,原材料成本上漲也是主要問題。90%的晶片製造商都認為原材料成本不斷上升,而且認為這一趨勢至少還將持續6個月的晶片製造商比例大致相同。IPC表示,晶片製造商的利潤率因此不斷減少。 一些客戶可能已經感受到了這一點。根據AlixPartners的一份報告,2021年汽車行業將損失2100億美元的收入,預計全球汽車產量將減少770萬輛。這也引起美國政府的注意。當地時間本周四,美國商務部部長吉娜·雷蒙多(Gina Raimondo)將會見汽車製造商、科技公司以及晶片製造公司的代表,討論晶片短缺問題。(辰辰)來源:cnBeta

新的人工智慧工具已經促成了四種新材料的發現

利物浦大學的研究人員創造了一種協作性的人工智慧工具,它減少了發現新材料所需的時間和精力。在《自然-通訊》雜志上報導,這種新工具已經發現了四種新材料,包括新的傳導鋰的固態材料系列。這種固體電解質將是開發固態電池的關鍵,為電動汽車提供更長的續航能力和更高的安全性,更多有前途的材料正在開發中。 利物浦大學的材料創新工廠 該工具將人工智慧和人類知識結合起來,優先考慮那些最可能發現新功能材料的未開發的化學空間部分。 發現新的功能材料是一個高風險、復雜和往往漫長的旅程,因為通過結合周期表中的所有元素可以獲得無限的可能材料空間,而且不知道哪裡存在新材料。新的人工智慧工具是由利物浦大學化學系和材料創新工廠的研究團隊開發的,由Matt Rosseinsky教授領導,以應對這一挑戰。 該工具以人類無法達到的規模來研究已知材料之間的關系。這些關系被用來識別可能形成新材料的元素組合並進行數字排名。科學家們利用這些排名,有針對性地指導對龐大的未知化學空間的探索,使實驗調查的效率大大提高。這些科學家在人工智慧提供的不同視角的啟發下做出最終決定。 該論文的主要作者馬特·羅塞恩斯基教授說。"到目前為止,一種常見而強大的方法是通過與現有材料密切類比來設計新材料,但這往往導致材料與我們已有的材料相似。因此,我們需要新的工具,以減少發現真正的新材料所需的時間和精力,例如這里開發的工具,它結合了人工智慧和人類智能,以獲得兩者的優點。這種合作方式結合了計算機查看幾十萬種已知材料之間關系的能力,這是人類無法達到的規模,以及人類研究人員的專業知識和批判性思維,從而導致創造性的進展。新工具是可能在未來使科學家受益的許多協作性人工智慧方法中的一個例子。" 社會解決諸如能源和可持續發展等全球挑戰的能力受制於我們設計和製造具有目標功能的材料的能力,例如,更好的太陽能吸收裝置製造更好的太陽能電池板,或優秀的電池材料製造更長的電動汽車,或通過使用更少的有毒或稀缺元素來取代現有材料。 這些新材料通過推動新技術應對全球挑戰而創造社會效益,同時也揭示了新的科學現象和認識。所有現代可攜式電子產品都是由20世紀80年代開發的鋰離子電池中的材料促成的,這強調了僅僅一個材料類別是如何改變我們的生活方式的:定義新材料的加速路線將為我們的未來打開目前無法想像的技術可能性。來源:cnBeta

科學家在2D有機材料中發現磁性:由Kagome幾何排列引起

據媒體報導,一種由有機分子跟特定原子尺度的金屬原子組成的二維納米材料由於其電子之間的強烈相互作用顯示出非平凡的電子和磁性。日前發表的一項新研究表明,由於強烈的電子-電子相互作用,2D有機材料中出現了磁性,這些相互作用是這種物質獨特的、類似星形的原子尺度結構的直接結果。 這是在原子薄的2D有機材料中首次觀察到由電子間相互作用產生的局域磁矩。 這一發現在基於有機納米材料的下一代電子學中具有應用潛力,在這種材料中,調整電子之間的相互作用可以導致廣泛的電子和磁性相和性質。 2D有機kagome材料中的強電子-電子相互作用 莫納什大學的這項研究調查了一種由有機分子組成的2D金屬有機納米材料,這些分子按照kagome幾何形狀排列,也就是說,遵循「星狀」模式。 該2D金屬有機納米材料由二氰基蒽(DCA)分子跟銅原子在弱相互作用的金屬表面(銀)配位。 通過仔細和原子精確的掃描探針顯微鏡(SPM)測量,研究人員發現2D金屬有機結構--其分子和原子的構建塊本身是非磁性的--具有限制在特定位置的磁矩。 理論計算表明,這種出磁是由2D kagome幾何給出的強電子-電子庫侖斥力引起的。 FLEET CI a / Agustin Schiffrin教授指出:「我們認為這對未來電子學和基於有機材料的自旋電子學技術的發展非常重要,在有機材料中,電子之間的相互作用可以導致控制廣泛的電子和磁性特性。」 通過近藤效應直接探測磁力 由於破壞性波函數干涉和量子局域化,具有kagome晶體結構的2D材料的電子可能受到強烈的庫侖相互作用,導致廣泛的拓撲和強相關的電子相。 這種強烈的電子關聯可以通過磁性的出現來表現出來,直到現在,還沒有在原子薄的2D有機材料中觀察到。由於固態技術的可調性和自組裝能力,後者可以為固態技術帶來好處。 在這項研究中,通過觀察近藤效應揭示了2D kagome有機材料中強電子-電子庫侖相互作用產生的磁性。 「近藤效應是一種多體現象,當磁矩被傳導電子的海洋屏蔽時就會發生。如從底層金屬中提取,」該研究的論文主要作者、FLEET成員Dhaneesh Kumar博士說道,「這種效應可以被SPM技術檢測到。我們觀察了近藤效應並從那裡得出結論,2D有機材料一定具有磁矩。於是問題變成了『』這種磁力從何而來?』」 Bernard Field及其同事的理論模型清楚地表明,這種磁性是電子間強庫侖相互作用的直接結果。只有當將正常的非磁性部件放入2D kagome金屬-有機框架中時,這些相互作用才會出現。這些相互作用阻礙電子配對,未配對電子的自旋則會產生局域磁矩。 FLEET CI A/Nikhil Medhekar教授表示:「這項研究中的理論建模為豐富的相互作用之間的量子關聯、拓撲和磁相提供了一個獨特的見解。這項研究為我們提供了一些關於如何在開創性的電子技術中潛在應用的2D kagome材料中控制這些非微不足道的相的提示。」來源:cnBeta

科學家設計出新型納米材料 從海水中產生清潔能源氫氣燃料

中佛羅里達大學(UCF)的研究人員首次設計出一種納米級材料,可以有效地從海水中獲取氧氣和清潔能源燃料--氫氣。這種材料提供了工業規模電解所需的高性能和穩定性,可以從海水中生產一種清潔能源燃料。 從海洋中提取的氫氣燃料可以成為化石燃料的豐富和可持續的替代品,但是這種潛在的動力源一直受到技術挑戰的限制,包括如何實際地採集它。 本月在《先進材料》雜志上發表的一項研究解釋了UCF團隊開發的用於催化反應的穩定且持久的納米級材料。 UCF納米科學技術中心的副教授和研究報告的共同作者楊陽說:「這一發展將為從海水中有效生產清潔氫燃料打開一扇新的窗口。」 據美國能源部稱,氫氣是一種可再生能源,如果更便宜和更容易生產,可以在應對氣候變化方面發揮重要作用。楊陽說,氫氣可以轉化為電力,用於燃料電池技術,產生水作為產品,並形成一個整體的可持續能源循環。 它是如何工作的 研究人員開發了一種薄膜材料,其表面的納米結構由添加了或"摻雜"鐵和磷的硒化鎳構成。這種組合提供了工業規模電解所需的高性能和穩定性,但由於系統內存在威脅效率的競爭性反應等問題而一直難以實現。 楊陽說,這種新材料以一種低成本和高性能的方式平衡了競爭性反應。利用他們的設計,研究人員實現了高效率和超過200小時的長期穩定性。 楊陽表示:「雙摻雜薄膜實現的海水電解性能遠遠超過了最近報導的最先進的電解催化劑的性能,並滿足了工業中實際應用所需的苛刻要求。」 研究人員稱,該團隊將努力繼續提高他們所開發的材料的電效率。他們還在尋找機會和資金,以加速和幫助這項工作的商業化。來源:cnBeta

前特斯拉聯合創始人創辦的Redwood計劃擴展電池材料業務

由前特斯拉聯合創始人 JB Straubel 創辦、旨在創建電池循環供應鏈的 Redwood Materials 公司近日宣布擴大其業務。雖然該公司現階段的主要業務是回收電池,但 Redwood 計劃在美國本土建設生產關鍵的電池材料來簡化供應鏈。 援引彭博社報導,為了實現這一目標,該公司目前正在為一個占地 100 萬平方英尺的新工廠尋找位置,其成本超過 10 億美元。該工廠將專門用於生產陰極和陽極箔,這是鋰離子電池結構的兩個重要組成部分--預計到 2025 年,每年的材料產量將達到 100 千兆瓦時,足夠 100 萬輛電動汽車使用。 而這只是該公司雄心勃勃計劃的一部分。到 2030 年,該公司預計將其電池材料年產量提高到 500 千兆瓦時,足以為...

新的納米材料可從海水中產生清潔能源氫氣燃料

來自海洋的氫氣燃料可以成為化石燃料的一種豐富和可持續的替代物,但是這種潛在的動力源一直受到技術挑戰的限制,包括如何實際收獲它。中佛羅里達大學的研究人員首次設計了一種納米級材料,可以有效地將海水分裂成氧氣和清潔能源燃料--氫氣。 將水分裂成氫氣和氧氣的過程被稱為電解,直到現在有效地完成這一過程一直是一個挑戰。 研究人員開發了一種穩定和持久的納米級材料來催化電解反應,如圖所示 本月在《先進材料》雜志上解釋了UCF團隊開發的用於催化反應的穩定且持久的納米級材料。這一發展將為從海水中有效地生產清潔的氫燃料打開一個新的窗口。氫氣是一種可再生能源,如果更便宜和更容易生產,可以在應對氣候變化方面發揮重要作用。 氫氣可以轉化為電力,用於燃料電池技術,產生水作為產品,並形成一個整體的可持續能源循環。研究人員開發了一種薄膜材料,其表面的納米結構由添加了或"摻入"鐵和磷的硒化鎳製成。這種組合提供了工業規模電解所需的高性能和穩定性,但由於系統內存在威脅效率的競爭性反應等問題而一直難以實現。 Yang是加州大學舊金山分校納米科學技術中心的副教授 這種新材料以一種低成本和高性能的方式平衡了競爭性反應。利用他們的設計,研究人員實現了高效率和超過200小時的長期穩定性。雙摻雜薄膜實現的海水電解性能遠遠超過了最近報導的最先進的電解催化劑的性能,並滿足了工業中實際應用所需的苛刻要求。該團隊將努力繼續提高他們所開發的材料的電效率。他們還在尋找機會和資金,以加速和幫助這項工作的商業化。來源:cnBeta

物理學家用新的量子材料模擬出人工大腦網絡

艾薩克-牛頓在被隔離於鼠疫蔓延的情況下取得了突破性的科學成果,這是一個傳奇。加州大學聖地亞哥分校的物理學家現在可以在大流行病驅動的科學史上占有一席之地。加州大學聖地亞哥分校的一個研究小組和普渡大學的同事現在已經模擬出了模仿大腦功能的新型人工智慧計算設備的基礎,這一成就很大程度上由COVID-19大流行病封鎖帶來的。 通過將新的超級計算材料與專門的氧化物相結合,研究人員成功地展示了電路和設備網絡的主幹,這些網絡反映了基於生物的神經網絡中的神經元和突觸的連接。 《美國國家科學院院刊》(PNAS)對這些模擬進行了描述。 隨著今天的計算機和其他設備的帶寬需求達到其技術極限,科學家們正在努力實現更強大的通信能力,在未來,新材料可以被協調起來,以模仿類似動物神經系統的速度和精度。基於量子材料的神經形態計算,顯示出基於量子力學的特性,使科學家有能力超越傳統半導體材料的限制。這種先進的多功能性為新時代的設備打開了大門,這些設備比今天的設備更靈活,能源需求更低。其中一些工作由物理系助理教授Alex Frañó和加州大學聖地亞哥分校的量子材料節能神經形態計算(Q-MEEN-C)的其他研究人員領導,該中心是能源部支持的能源前沿研究中心。 Frañó說:"在過去的50年裡,我們看到了令人難以置信的技術成就,這些成就讓計算機逐漸變小和變快--但即使是這些設備也有數據存儲和能源消耗的限制,"Frañó說,他與加州大學聖地亞哥分校前校長、加州大學校長和物理學家Robert Dynes一起擔任PNAS論文的作者之一。"神經形態計算的靈感來自於數以百萬計的神經元、軸突和樹突的涌現過程,這些神經元、軸突和樹突在一個極其復雜的神經系統中連接在我們身體各處。" 作為實驗物理學家,Frañó和Dynes通常在實驗室里忙於使用最先進的儀器來探索新材料。但是隨著大流行病的發生,Frañó和他的同事們被迫與世隔絕,擔心他們如何保持研究的進展。他們最終認識到,他們可以從模擬量子材料的角度來推進他們的科學。Frañó說。"我和我的合著者決定從更多的理論角度研究這個問題,所以我們坐下來,開始每周(基於Zoom的)會議。最終,這個想法發展並起飛了"。 研究人員的創新是基於連接兩種類型的量子物質--基於氧化銅的超導材料和基於氧化鎳的金屬絕緣體過渡材料。他們創造了基本的"循環裝置",可以用氦氣和氫氣在納米尺度上精確控制,反映了神經元和突觸的連接方式。添加更多的這些設備後,再使其相互連接並交換信息,模擬顯示,最終它們將可以創建一個網絡設備陣列,顯示出像動物的大腦一樣的突發特性。像大腦一樣,神經形態設備被設計為加強比其他設備更重要的連接,類似於突觸比其他信息更重要的稱重方式。 "令人驚訝的是,當你開始放入更多的循環時,會開始看到你沒有預期的行為,"Frañó說。"從這篇論文中,我們可以想像用6個、20個或100個這樣的設備來做這件事--然後它就會以指數形式變得豐富。最終的目標是創建一個由這些設備組成的非常大而復雜的網絡,它們將有能力學習和適應。"現在,Frañó和他的同事們又回到了實驗室,用真實世界的儀器測試PNAS論文中描述的理論模擬。來源:cnBeta

哪些材料製成的吸管是塑料吸管的合適替代品?德研究機構釋疑

據媒體報導,飲料吸管是一次性塑料產品,歐洲大部分地區已禁止銷售這類產品。這在2019年6月5日的歐盟指令2019/904中有所規定。因此,必須推出替代材料來生產吸管以及其他迄今為止主要由塑料製成的常用產品。 正如歐盟食品接觸材料框架法規(條例(EC)第1935/2004號)所規定的,與食品直接接觸的物體必須是安全的。德國聯邦風險評估研究所(BfR)已經對稻草、矽膠、金屬、紙和紙板、硬質小麥和玻璃進行了評估,以確定它們是否適合替代塑料來生產吸管。 BfR認為,如果經常使用,由矽膠、不銹鋼或玻璃製成的吸管是塑料吸管的合適替代品。有機矽適合作為食品接觸材料(FCM),其生產必須符合BfR第XV號建議的規格。金屬和合金(如不銹鋼)也適合作為食品接觸材料,但必須符合歐洲委員會決議中有關金屬和合金的規格。玻璃也適用於與食品接觸。然而,存在著破碎的風險。因此,玻璃碎片可能進入食物或飲料中,在吞咽的情況下可能發生危險的傷害。同時,也有由特別耐用的玻璃製成的飲管。 如果是一次性使用,從健康角度來看,硬質小麥是一種合適的吸管材料。然而,這種材料可能會分解,特別是在熱飲中,或在較長的時間內,並因此而變得無用。此外,它們可能會改變飲料的濃度和味道。 由紙和紙板製成的吸管只有在加入防止紙張軟化的物質時才有用。這些化合物也被稱為濕強度化學助劑。這些產品的某些殘留物,特別是氯丙醇,可以遷移到食品中。如果符合BfR建議的規格No. XXXVI的規格,目前沒有發現使用紙和紙板製成的飲管有任何健康風險。 目前沒有關於使用稻草製成的飲管的風險評估。考慮到細菌、黴菌毒素或其他不需要的物質可能帶來的健康風險,BfR建議不將吸管用於此目的。 不管是哪種材料,多次使用的吸管在每次使用前都應徹底清洗。如果不能保證徹底清潔吸管,BfR建議出於衛生考慮不使用這種多次使用的吸管。此外,它們不應該有任何尖銳的邊緣,如果有任何材料損壞的跡象(磨損的跡象),也應該被替換。來源:cnBeta

LED納米材料的關鍵發現:低成本、節能的新光源

據媒體報導,發光二極體(LED)是照明行業的無名英雄。它們運行效率高,散發的熱量少,持續時間長。現在,科學家們正在研究一種新材料以使LED在消費電子、醫藥和安全領域的應用變得更有效且壽命更長。 ...

研究:頻譜中的意外峰值顛覆了奇異量子材料的傳統模型

據媒體報導,在一個將給理論家帶來很多思考的發現中,一個由日本理化學研究所科學家組成的團隊在向一種被稱為莫特絕緣體的材料中注入電子時觀察到了一種意想不到的反應。這一觀察有望讓物理學家對這種材料有新的認識,它與高溫超導體密切相關。 大塊的矽和莫特絕緣體都不導電,但原因卻非常不同。在矽中,電子被緊緊地束縛在原子上,需要大量的能量才能成為移動的傳導電子。相反,在莫特絕緣體中,電子可能沒有與原子緊密結合,但它們的運動反而受到相互排斥的限制。 莫特狀態的出現來自於電子之間的相互作用,導致了不尋常的特性。日本理化學研究所新興物質科學中心(CEMS)的Christopher Butler說:「莫特絕緣體中電子的少量過剩或不足可以導致高溫超導性,這在未來可能具有巨大的實用價值。在莫特絕緣的二硫化鉭中,電子不是在每個原子上定位,而是在預先存在的'電荷密度波'的波峰上。由於電荷密度波相當微妙,莫特狀態可以很容易地被調整。" 但是,為了利用這種莫特絕緣狀態和承載它的電荷密度波的潛力,科學家需要更好地了解連接它們的物理學。 現在, Butler和三位同事(都在CEMS)利用掃描隧道顯微鏡的尖端向莫特絕緣體添加了過量的電子,並觀察到了一個令人驚訝的反應--隧道光譜顯示了一個意外的特徵,一個在離子晶格中掀起振動的不同狀態。 莫特絕緣體的傳統理論模型預測,該光譜應該是平滑的和不描述的。「最令人驚訝的是,我們在隧道光譜測量中看到了如此意外的特徵,」Butler說。「它們可能表明有些事情正在發生,超出了通常理論的范圍。」 Butler指出,一些理論計算確實預測了與他的團隊所看到的類似的尖銳特徵,但它們涉及到被稱為類粒子的粒子狀實體,這是有爭議的,因為它們被認為不存在於真正的莫特絕緣體。Butler說:「對於這一觀察,有一些競爭性的解釋,爭議性較小。但是如果最終發現表明類粒子存在的計算結果是正確的,它可能會動搖對莫特絕緣體的理論理解。」來源:cnBeta

科學家利用3D列印和智能生物材料為1型糖尿病患者製作產生胰島素的植入物

萊斯大學的生物工程師們正在使用3D列印和智能生物材料為1型糖尿病患者創造一種產生胰島素的植入物。這個為期三年的項目是Omid Veiseh和Jordan Miller實驗室之間的合作項目,由全球領先的糖尿病研究資助者JDRF提供資助。Veiseh和Miller將使用由人類干細胞製成的胰島素分泌β細胞來創造一種植入物,通過在特定時間回應正確數量的胰島素來感知和調節血糖水平。 生物工程助理教授Veiseh花了十多年時間開發生物材料,保護植入的細胞療法不受免疫系統影響。生物工程系副教授Miller花了15年多的時間研究3D列印帶有血管(或血管網絡)的組織的技術。 Veiseh說:「如果我們真的想重現胰腺的正常功能,我們需要血管系統。這就是與JDRF合作的這項撥款的目的。胰腺自然有所有這些血管,而且細胞在胰腺中以特殊的方式組織。Jordan和我想按照自然界存在的相同方向進行列印。」 1型糖尿病是一種自身免疫性疾病,它導致胰腺停止產生胰島素,即控制血糖水平的激素。大約160萬美國人患有1型糖尿病,每天有超過100個病例被診斷出來。1型糖尿病可以通過注射胰島素來控制。但是,平衡胰島素攝入與飲食、運動和其他活動是很困難的。研究估計,在美國,只有不到三分之一的1型糖尿病患者能持續達到目標血糖水平。 Veiseh和Miller的目標是證明他們的植入物能夠適當地調節糖尿病小鼠的血糖水平,至少持續6個月。要做到這一點,他們需要讓他們的工程化β細胞有能力對血糖水平的快速變化做出反應。 Miller表示:「我們必須讓植入的細胞靠近血液,這樣β細胞就能感知並快速響應血糖的變化。」他說,理想情況下,胰島素生產細胞距離血管不超過100微米。Miller說:"我們通過先進的3D生物列印技術和宿主介導的血管重塑相結合,讓每個植入物都有機會與宿主結合。 胰島素生產細胞將受到由Veiseh開發的水凝膠配方的保護,他也是德克薩斯癌症預防和研究所的學者。這種水凝膠材料已被證明能有效地將細胞治療方法封裝在珠子大小的球體中,其孔隙小到足以使裡面的細胞不被免疫系統攻擊,但大到足以讓營養物質和維持生命的胰島素通過。 「血管可以進入其中,"」Veiseh說。「同時,我們有我們的塗層,我們的小分子,防止身體排斥凝膠。因此,它應該與身體非常協調。」 如果植入物對高血糖水平或低血糖水平的反應太慢,這種延遲會產生過山車般的效果,即胰島素水平反復上升和下降到危險水平。 「解決這種延遲是這個領域的一個巨大問題,」Veiseh說。"當你給小鼠--以及最終給人類--一個模仿進食的葡萄糖挑戰時,該信息需要多長時間才能到達我們的細胞,而胰島素又是如何快速出來的?"通過在他們的植入物中加入血管,他和Miller希望能讓他們的β細胞組織的行為更接近於模仿胰腺的自然行為。來源:cnBeta

[視頻]日產詳解電動車稀土元素回收:可回收98%材料 時間縮短50%

本周五,日產汽車公司分享了關於回收稀土元素的細節,並認為這將引導公司走上循環的、碳中性的未來之路。該汽車製造商及其合作夥伴日本早稻田大學表示,他們的新回收工藝可以從電動汽車和其他電氣化汽車中回收稀土元素,特別是從電機磁鐵中。 通過強化回收過程,日產希望可以減少對全球范圍內這些元素(包括釹和鏑)開采的依賴。采礦過程很快就會對任何電氣化車輛產生碳足跡,而且在某些情況下,這些礦場的勞動條件和做法坦率地說是不公正的。除了更低的碳足跡,日產還表示,這一過程可以減少汽車製造商的價格波動,並為汽車買家帶來更穩定的價格。 自 2010 年以來,日產從設計階段就一直致力於減少使用電機磁鐵中重稀土元素 (REE)。 此外,日產正在通過從不符合生產標準的電機中去除磁鐵,並將其返還給供應商來回收 REE。 目前,該過程涉及多個步驟,包括手動拆卸和移除。因此,開發出一種更簡單、更經濟的工藝對於未來回收利用非常重要。 該公司和早稻田大學開發了一種火法冶金工藝。這涉及到向電動車電機添加滲碳材料和生鐵,並加熱至其開始熔化。從那裡開始,該工藝涉及添加氧化鐵以氧化稀土元素,然後是基於硼酸鹽的助焊劑。當熔化的化學品分離時,後者會回收稀土材料,而回收的材料會漂浮在頂部。 日產公司說,測試表明,該工藝可以回收98%的材料,與人工拆解相比,它的工作時間縮短了50%。目前,該工藝仍處於大規模測試階段,但該汽車製造商希望在短短幾年內將該工藝應用於汽車。來源:cnBeta

新的電子材料:工程師們首次創造出雙層硼氫化合物

西北大學的工程師們首次創造出了基於雙層原子結構的平坦硼酚,這一創舉違背了硼在單原子層極限之外形成非平面團簇的自然趨勢。盡管以其有前途的電子特性而聞名,但是硼酚--一種單原子層厚的硼片的合成是具有挑戰性的。與其類似的二維材料石墨烯不同的是,石墨烯可以用像膠帶一樣簡單的東西從固有的層狀石墨中剝離出來,而硼酚則不能僅僅從散裝硼中剝離出來。相反,按捺物必須直接生長在一個基底上。 如果生長一層是困難的,那麼生長多層的原子平坦的硼酚似乎是不可能的。因為硼的物理性質不像石墨那樣是分層的,超過單個原子層的硼的生長會帶來簇狀的形態而不是平面的薄膜。 西北大學的Mark C. Hersam(赫薩姆)是這項研究的共同資深作者,他說:"當你試圖生長一個更厚的層時,硼想採用它的體積結構。"較厚的硼膜不是保持原子平坦,而是形成顆粒和團塊。關鍵是要找到防止團塊形成的生長條件。直到現在,我們還不認為你可以超過一層。現在我們已經進入了單層原子層和散裝體之間的未探索領域,從而形成了一個新的發現的'游樂場'"。 該研究於2021年8月26日發表在《自然材料》雜志上。 五年前,赫薩姆和他的合作者首次創造出了硼氫化合物。比石墨烯更強、更輕、更有彈性,有望帶來對電池、電子、傳感器、太陽能電池和量子計算的革新。盡管理論研究預示著雙電層的出現是可能的,但包括赫薩姆在內的許多研究人員原本並不相信。 "製造一種新材料是具有挑戰性的,即使理論工作預測了它的存在,"赫薩姆說。"理論很少告訴你實現這種新結構所需的合成條件"。 Hersam的團隊發現,正確條件的關鍵是用於生長該材料的基質。在這項研究中,赫薩姆和他的同事們在一個平坦的銀色基底上生長出了按捺不住的按捺物。當暴露在非常高的溫度下時,銀在成串的原子級台階之間形成了異常平坦的大台階。 Hersam說:"當我們在這些大的、平坦的'梯田'上生長硼酚時,我們看到了第二層的形成"。"在這一偶然的觀察之後,我們有意將我們的努力集中在這個方向上。當我們發現第二層的時候,我們實際上並沒有在尋找它。許多材料的發現都是以這種方式發生的,但是當你偶然發現一些意外的東西時,你必須意識到這里有機會。" 雙層材料保持了硼酚的所有理想的電子特性,同時提供了新的優勢。例如,這種材料由兩個原子層厚的片狀物粘合在一起,中間有空間,可用於能量或化學儲存。已經有理論預測說,雙層硼烷是一種有希望的電池材料。"層與層之間的空間提供了一個容納鋰離子的地方。赫薩姆的團隊希望其他研究人員現在受到啟發,繼續生長更厚的硼烷層,或創造具有不同原子幾何形狀的雙層。來源:cnBeta

新型絕緣材料能實現更高效的配電

據媒體報導,如果我們要過渡到一個由可再生能源驅動的世界,高效的長距離電力運輸是至關重要的,因為可再生能源的供應--如風力和太陽能發電廠以及水力發電大壩--往往位於遠離城市的地方,而城市才是需求最大的地方。高壓直流電(HVDC)電纜是最有效的長距離傳輸電力的手段。 帶有保溫層的HVDC電纜可以埋在地下或鋪設在海床上,這可以大大擴展網絡,目前許多項目正在進行中,連接世界各地。如在歐洲,NordLink項目將連接挪威南部和德國,HVDC電纜項目是能源轉型(energiewende)的重要組成部分,德國的總體計劃是轉向更環保的可持續能源供應。 「對於我們來說,為了應對全球快速增長的電力需求,高效和安全的HVDC電纜是必不可少的組成部分。可再生能源的供應可能會波動,因此能通過長途網絡傳輸電力是確保穩定可靠配電的必要條件,」該研究的領導者、查爾默斯理工大學化學和化學工程系教授Christian Müller說道。 在運輸過程中,應盡可能少的能量損失。降低傳輸損耗的一種方法是增加直流電壓水平。 「然而傳輸電壓的增加會對HVDC電纜的絕緣產生不利影響,」Chalmers理工大學電氣工程系的研究專家Xiangdong Xu說道,「如果絕緣材料的導電性得到充分降低,則就可以處理由此產生的更高的電場應力。」 現在,研究人員提出了一種降低絕緣材料導電性的新方法。 這種材料可以使電纜的導電性降低三倍 這種新材料的基礎是聚乙烯,它已經被用於現有高壓直流電纜的絕緣。現在,通過加入非常少量的--百萬分之五--的共軛聚合物聚poly(3-hexylthiophene),研究人員能將電導率降低三倍。 這種添加劑也被稱為P3HT,是一種被廣泛研究的材料,考慮到所需的微量,這為製造商開辟了新的可能性。其他可能被用來降低電導率的物質是各種金屬氧化物和其他聚烯烴的納米顆粒,但這些物質需要的數量要高得多。 「在材料科學方面,我們努力使用盡可能少的添加劑以提高它們在工業上的使用潛力和更好的回收潛力。事實上,只需要非常少量的添加劑就可以達到這種效果,這是一個很大的優勢,」Christian Müller說道。 這一發現可能會引領一個新的研究領域 共軛聚合物如P3HT過去已經被用於設計柔性和印刷電子產品。然而這是它們第一次被用作添加劑來修改商品塑料的性能。因此,研究人員相信,他們的發現可能會帶來許多新的應用和研究方向。 Christian Müller說道:「我們希望這項研究能真正開辟一個新的研究領域、激勵其他研究人員考慮設計和優化具有先進電性能的塑料以用於能量傳輸和存儲應用。」來源:cnBeta

Heimdal利用可再生能源從海水中提取二氧化碳和水泥製造材料

據媒體報導,大氣中二氧化碳的含量上升的後果之一是,海洋中的二氧化碳水平也會相應上升,損害野生動物並改變生態系統。Heimdal是一家初創公司,致力於利用可再生能源提取二氧化碳,並在此過程中生產負碳工業材料,包括用於製造混凝土的石灰石,即使在其早期階段也吸引了大量投資者。 據估計,混凝土製造產生多達8%的溫室氣體排放,而海水中充滿了用於製造混凝土的礦物。但Heimdal的創始人Erik Millar和Marcus Lima在他們各自在牛津大學的碩士課程工作時就將兩者聯系起來。"我們畢業後就直接做這個,"Millar說。 他們都堅信,氣候變化是對人類的生存威脅,但對全球范圍內缺乏解決其眾多和各種後果的永久性解決方案感到失望。Millar指出,碳捕獲經常是一個循環過程,這意味著它被捕獲後只能被使用和再次排放。當然,這比生產新的碳要好,但為什麼沒有更多的方法將它們永久地從生態系統中移除? 這兩位創始人設想了一個新的線性過程,除了電力和二氧化碳含量高的海水外,不需要其他東西,就能生產出永久封存氣體的有用材料。 Millar說:「使之在經濟上可行的碳市場才剛剛形成。而隨著巨大的太陽能和風能裝置顛覆了幾十年來的電力經濟,能源成本已經降到了谷底。隨著碳信用額度(我不會探討其市場,但足以說明它是一個推動因素)和廉價電力的出現,新的商業模式也隨之而來,Heimdal公司就是其中之一。」 Heimdal公司的工藝已經在實驗室規模上進行了演示,其過程大致如下。首先,海水被鹼化,使其pH值上升,並允許分離出一些氣態氫、氯和氫氧化物吸附劑。這與另一股海水混合,導致鈣、鎂和鈉礦物質的沉澱,並降低水中二氧化碳的飽和度--當它被送回大海時,允許它從大氣中吸收更多。 因此,從海水和電力中,他們產生氫氣和氯氣、碳酸鈣、碳酸鈉和碳酸鎂,並在這個過程中封存了大量的溶解二氧化碳。每千噸海水可分離出一噸二氧化碳,以及兩噸碳酸鹽,每一種都有工業用途。MgCO3和Na2CO3用於玻璃製造等方面,但CaCO3,即石灰石,具有最大的潛在影響。 作為水泥製造過程中的一個主要組成部分,石灰石的需求量一直很大。但是,目前供應石灰石的方法是大氣中碳的巨大來源。世界各地的工業都在投資於碳減排戰略,雖然純粹的財務抵消很常見,但在未來,首選的替代方案將可能是真正的負碳工藝。 此外,Heimdal正在尋求與海水淡化廠合作,這在全世界淡水稀缺但海水和能源豐富的地方很常見,例如美國加州和德克薩斯州的海岸,以及全球許多其他地區,但特別是在沙漠與海洋的交匯處,如中東和北非地區。 海水淡化產生淡水和相應的鹽水,這些鹽水通常必須經過處理,因為簡單地將其倒回海洋會使當地的生態系統失去平衡。但是,如果在工廠和海洋之間有一個礦物收集過程呢?Heimdal得到的好處是每噸水有更多的礦物質,而海水淡化廠有一個有效的方法來處理其含鹽副產品。 "Heimdal利用鹽水污水生產碳中性水泥的能力同時解決了兩個問題,"前Reddit執行長、現任Terraformation執行長和Heimdal的個人投資者黃義山說。「它創造了一個可擴展的碳中性水泥來源,並將海水淡化的鹽水排放物轉化為有用的經濟產品。能夠一起擴大規模是在多個層面上改變遊戲規則。」 Terraformation是太陽能海水淡化的主要倡導者,而Heimdal正好符合這個「等式」;兩者正在努力建立一個正式的夥伴關系,應該很快就會宣布。同時,石灰石的負碳來源是水泥製造商在努力脫碳的過程中會購買每一克石灰石的東西。 黃義山指出,Heimdal業務的主要成本,除了購買儲罐、泵等的初始成本外,就是太陽能的成本。多年來,這一成本一直呈下降趨勢,隨著巨額資金的定期投入,沒有理由認為成本不會繼續下降。而每噸二氧化碳捕獲的利潤--已經約占500-600美元以上收入的75%--也可以隨著規模和效率的提高而增長。 Millar說,如果把政府的獎勵和補貼計算在內,他們的石灰石價格已經與行業規范的價格持平。但隨著能源成本的下降和規模的擴大,這個比例會越來越有吸引力。同樣不錯的是,他們的產品與「天然」石灰石沒有區別。「我們不需要對混凝土供應商進行任何改造--他們只是購買我們的合成碳酸鈣,而不是從采礦公司購買,」他解釋說。 Heimdal已經完成了640萬美元的種子輪融資。參與的投資者有Liquid2 Ventures、Apollo Projects、Soma Capital、Marc Benioff、Broom Ventures、Metaplanet、Cathexis Ventures等。 Heimdal已經與幾家大型水泥和玻璃製造商簽署了意向書,並計劃在美國的一家海水淡化廠建立其第一個試驗設施。在向其合作夥伴提供幾十噸規模的測試產品後,他們計劃在2023年進入商業生產。來源:cnBeta

[圖]科學家研發新型納米結構材料 防彈效果明顯優於Kevlar

來自加州理工學院、麻省理工學院和 ETH Zürich 的工程師近日開發出了一種由微小的碳支柱製成的納米結構材料,在防彈方面比目前主流的材料 Kevlar 更有效。 由加州理工學院材料科學家 Julia R. Greer 首創的納米結構材料具有在納米尺度上設計的結構,並表現出不尋常的、通常令人驚訝的特性——例如壓縮後,異常輕的陶瓷可以像海綿一樣彈回其原始形狀。 Greer 表示:「從這項工作中獲得的知識可以為超輕質抗沖擊材料提供設計原則,用於國防和太空應用所需的高效裝甲材料、保護塗層和防爆盾」。相關的研究發表在《Nature Materials》上。 這種材料比人的頭發還細,由相互連接的十四面體組成,這些四面體由在極熱條件下形成的碳支柱(稱為熱解碳)製成。四面體是具有 14 個面的結構:六個有四個邊,八個有八個邊。它們也被稱為「開爾文電池」(Kelvin cells),因為在 1887 年,開爾文勛爵(物理學家威廉湯姆森,第一代開爾文男爵,為了紀念他,我們以「開爾文」為單位聲明了絕對溫度)建議它們是填充空洞的最佳形狀具有相同大小物體的三維空間,使用最小的表面積。 為了制備這種包含層層堆疊的鏤空十四面體的三維納米結構碳材料,作者先使用雙光子光刻技術將預先設計好的交聯聚合物進行圖案化,然後在真空烘箱中加熱至 900 ℃,聚合物材料熱解碳化得到最終產品。 熱解碳材料通常是易碎的,但是十四面體的納米結構賦予了這種材料抵抗沖擊的性能。研究者制備了兩種不同密度的樣品,每種樣品各自由 13500 個十四面體單元組成,每個結構單元尺寸保持為 2.5±0.2 μ...

纖維狀的紅磷 – 范德瓦耳材料以意想不到的方式發光

發表在《自然-通訊》上的新研究首次顯示了一維范德瓦耳材料的強大光學特性。當電子被限制在非常小的空間里時,它們可以表現出不尋常的電、光和磁行為。從將電子限制在二維原子片石墨烯中這一壯舉在2010年贏得了諾貝爾物理學獎到進一步限制電子以實現一維性,這一廣泛的研究路線正在改變物理學、化學、能源採集、信息和其他領域的基礎研究和技術進步的面貌。 ...

科學家們發現一類新材料可提供將太陽光轉化為燃料的潛力

無論是燃料價格上漲還是電網故障,全球能源危機的後果是難以忽視的。對替代燃料來源的需求比以往任何時候都大,但是,盡管太陽能電池板很受歡迎,可絕大多數的太陽能卻沒有得到開發。現在,一個多國研究小組探討了關於共價有機框架(COFs)的現有研究,這是一類新的光吸收化合物,是高效太陽能驅動燃料生產的潛在解決方案。 光催化劑從光中吸收能量以使化學反應發生。最著名的光催化劑也許是葉綠素,植物中的綠色色素,幫助將陽光轉化為碳水化合物。雖然碳水化合物可能會逐漸失寵,但光催化正在獲得比以往更多的關注。在光催化過程中,光線落在光催化劑上,增加了其電子的能量,並使它們打破它們的鍵,在催化劑上自由移動。這些"被激發"的電子然後與化學反應的原料發生反應,產生所需的產品。替代能源研究領域的一個重中之重是利用光催化劑將太陽能轉化為燃料,這一過程被稱為"太陽能-燃料生產"。 科學家們強調了一類新材料將太陽光轉化為燃料的潛力 正如Pardeep Singh博士所解釋的:"太陽能已經被成功地用於發電,但我們還不能有效地用它製造液體燃料。這些太陽能燃料,像氫氣一樣,可以成為豐富的可持續、可儲存和可攜帶的能源供應"。 COF的特長在於它們能夠改善催化作用,並在其結構中加入被稱為"官能團"的特殊取代物分子,為繞過現有光催化劑的限制提供了一種方法。這是由於COFs的某些有利特性,如化學穩定性、可控制的孔隙率和強大的電子脫域性,這使它們變得格外穩定。 正如其名稱所示,COFs由有機分子組成,這些分子被粘合在一起,形成一個可以定製的結構,以適應各種應用。此外,強電子脫域意味著,與半導體光催化劑不同,激發的電子只在中途不經意地重新結合,從而產生更多的激發電子用於化學反應。由於這些反應發生在光催化劑的表面,COFs增加的表面積和可修改的孔隙率是一個巨大的優勢。COF-光催化劑在將水轉化為氫氣,以及從二氧化碳生產甲烷方面找到了應用,因此有希望獲得生產燃料和緩解全球變暖的雙重好處。此外,它們甚至可以幫助固氮、生產塑料和儲存氣體。 一種新的COF,共價三嗪框架(CTFs),目前處於制氫研究的最前沿。與石墨光催化劑相比,CTFs的產氫能力是其20-50倍,使其成為未來燃料生產的一個非常有前途的選擇。 然而,我們必須注意到基於COF的光催化劑同樣還處於早期開發階段,仍然不能像基於半導體的同類產品那樣有效地生產燃料。盡管如此,它們出色的性能和結構多樣性使它們成為未來太陽能轉化為燃料研究的有希望的候選者,並成為解決當前能源危機的可行方案。"最基本的問題是探索穩健的COFs衍生的催化劑,以達到預期的應用。可以預計,基於COF的光催化劑將在未來幾年內實現一個新的里程碑,"Pankaj Raizada博士樂觀地總結道。來源:cnBeta

麻省理工學院的SensiCut技術可識別雷射切割的材料

據媒體New Atlas報導,在一個雜亂、繁忙的車間里,當然有可能弄不清某張材料是由什麼物質組成的--這使得用雷射切割很危險。SensiCut系統旨在提供幫助,根據其表面質量來識別30種不同的材料。 目前,麻省理工學院計算機科學和人工智慧實驗室 (MIT CSAIL)正在開發這個實驗裝置,它可以被添加到現有的雷射切割機中。它由四個主要部分組成:一個雷射指示器,一個圖像傳感器,一個Raspberry Pi Zero微處理器和一個電池。這些都包含在一個3D列印的外殼中。 在有關材料被鋪在雷射切割床上後,SensiCut雷射器被照射到它身上。材料表面獨特的微觀結構使雷射以獨特的斑點圖案反射回來,被圖像傳感器捕捉到。利用連接計算機的深度神經網絡,該系統能夠將該圖案與已知材料的圖案相匹配。 隨後,計算機螢幕上的顯示屏會告訴用戶該材料是什麼,並指出雷射切割機的理想功率和速度設置。它還建議每種材料的最佳用途,此外,如果材料根本不應該用雷射切割,它還會提醒操作者--某些塑料可能會完全熔化,或者在雷射加熱時產生特別有毒的煙霧。 此外,SensiCut還可以對由多種材料製成的平面物體的整個表面進行雷射掃描,確定哪些區域由哪些物質製成。然後,它可以指導雷射切割機在該物體上雕刻文字或圖形,在不同材料之間來回移動時自動調整雷射的功率和速度。 該技術目前在識別不同類型的塑料、金屬、木材和紙張等材料方面有98%的准確率。相比之下,現有的系統只是利用光學相機來評估材料的視覺特徵,據稱其准確性要低得多。 來源:cnBeta

科學家開發實驗性復合材料 通過改變顏色以警告其受壓情況

據媒體New Atlas報導,當輕質復合材料被用於航空航天等領域時,在它們失效之前知道它們是否正在經歷機械應力是非常重要的。一種新的復合材料能夠做到這一點,只需在紫外光下發出螢光即可。該實驗性復合材料由瑞士蘇黎世聯邦理工學院(ETH)和弗里堡大學的科學家創造,由兩種材料的交替層組成。 其中一種材料是以前開發的合成珍珠母的版本。天然版本的珍珠母是由堆積的磚狀碳酸鈣板組成的,它使某些類型的軟體動物的外殼具有硬度和剛度。ETH的合成版本也同樣堅硬,但它是由排列整齊的氧化鋁板組成,通過環氧樹脂和氧化鈦顆粒的混合物連接在一起。 另一種材料是一種塑料聚合物,其中含有被稱為"mechanophores"的分子。雖然這些分子在紫外線下觀察時通常是淺粉色,但當它們被拉伸後會發出紫色的螢光。 因此,如果半透明的復合材料被彎曲,聚合物將通過在紫外線下發出紫色螢光來揭示這一事實--它甚至在復合材料形成裂縫之前就會這樣做。更重要的是,通過測量螢光的強度,可以客觀地確定它所承受的機械應力的大小。基本上,機械膠團被拉伸得越多,它們就越亮。隨後暴露在綠光下,它們會恢復到默認的粉紅色。 應該注意的是,到目前為止,這種復合材料只在實驗室規模下生產。科學家還需要進一步的研究,以了解製造方法是否可以擴大到商業生產。 關於這項研究的論文最近發表在《美國化學會-應用材料與界面》雜志上。來源:cnBeta