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前沿扫描六则

2019-09-06

农村青少年科学探究 2019年6期
关键词:氟化洗衣机宇航员

“太空蜜蜂”机器人将赴空间站“上班”

美国国家航空航天局(NASA)日前宣布,首批“太空蜜蜂”机器人将奔赴国际空间站,辅助宇航员开展科研、维护等工作。“太空蜜蜂”由位于硅谷的NASA艾姆斯研究中心研制,外形是一个边长约32厘米的立方体,重约10千克。它装备了多款相机组成视觉导航系统,能够在国际空间站内自主飞行并规避碰撞,并通过小型风扇“鼓风”提供飞行动力。它的能源依赖电池供电,其能在电量将尽时自动飞往补给站充电。“太空蜜蜂”可谓本领高强,既能充当“自拍神器”记录宇航员的工作生活,又能化身“检查能手”监测空间站中的噪音和空气质量,还能作为“贴心管家”助人搜寻遗忘了的工具。NASA一共制造了3个“太空蜜蜂”,此次计划将其中两个送入空间站。

新型电池几秒内便能完成充放电

英国团队利用全新技术,成功研制出一种新型电池原型,其未来在储能领域或拥有巨大的应用潜力。该新型电池原型使用无毒的聚合物材料制作,虽然目前在储电能力上还不如现今广泛运用的锂电池,但它可在几秒内完成充电或放电,而且充电时电池还会变色,电池的充电状态可以很直观地反馈给用户。据研究人员解释,新型电池原型的主要工作原理,是让聚合物材料迅速吸收并释放盐水中的正负离子,当电池开始充电时,这些离子就会被吸引到相应的电池电极上。团队成员亚历山大·焦万尼迪表示,该电池原型的材料制作成本十分低廉且易于生产,材料则是使用了无毒、不可燃的水基电解质,在此基础上,未来或可能开发出可循环利用的电池产品。

新设备可几分钟检出基因突变

美国研究人员将基因编辑技术与纳米电子学相结合,创造出一种可在几分钟内检测出特定基因突变的新型手持设备(CRISPR-Chip)。近些年兴起的CRISPR-Cas9技术以精确闻名,为研究人员提供了前所未有的基因编辑功能。为了利用CRISPR的基因靶向能力,该团队将一种失活的Cas9蛋白变体——一种可以在DNA中找到特定位点但不会剪切它的Cas9变种——连接到由石墨烯制成的晶体管上。当这种CRISPR复合物在其靶向的DNA中找到特定位点时,会与其绑定并触发石墨烯电导率变化,改变晶体管的电特性,而这些变化可以通过团队开发的手持设备进行检测。与大多数基因检测相比,用“CRISPR-Chip”进行基因突变检测更简便快捷,可以在医生办公室或野外工作环境中进行,无需将样品送到实验室。

我国科学家首次制备出单层石墨烯纳米带

记者从天津大学了解到,该校封伟教授团队通过含氟自由基切割单壁碳纳米管,在世界范围内首次制备出单层石墨烯纳米带,所申请的国际专利也于近日获得授权。氟化碳是目前世界上理论能量密度最高的原电池固态正极材料,西方发达国家一直将高能量氟化碳制备视为核心技术,严禁技术输出和公开交流。封伟团队历经十余年攻关,颠覆了现有的基于石墨烯六元环结构的共价型氟碳结构,在国际上率先研制出兼具高电压和高容量的结构型氟化碳材料。经实验室实测,这一新材料能量密度比国外同类产品高30%,达到国际领先水平。同时,它能在超大放电电流条件下稳定工作。据测算,其成本相比进口材料能大幅度降低。目前,团队已经实现了新型氟化碳材料的稳定小批量生产。

手机屏再也不怕摔!

英国华威大学教授托恩·派斯及其研究伙伴、伦敦大学玛丽皇后学院教授塞斯·巴斯蒂安森研究出了制造可透视薄膜的新技术,他们发现可通过微调热拉温度制造出可透视的高强度聚乙烯薄膜,这将使破碎的手机屏“成为历史”。在实验室里,研究人员在一系列温度里拉伸热拉高密度聚乙烯膜。科学家们发现,当温度在195华氏度到230华氏度(约90摄氏度到110摄氏度)之间时进行拉伸,可实现强度与透明度的最佳平衡。试验显示,最后得到的薄膜的强度是常规可透视薄膜的10倍。这一新的透明聚乙烯薄膜的最大拉伸强度与太空级铝相当。这种薄膜还特别轻,非常适用于小型电子产品和挡风玻璃的涂层。

俄罗斯研制太空洗衣机

普通洗衣机需要重力才能发挥作用,且必须在某处存放大量水——这会增加重量,所以执行太空任务并不适合携带洗衣机。这意味着宇航员不能在太空洗衣服,因此他们要么在整个任务期间带上足够多的衣服;要么依靠昂贵的再补给任务,并将废弃的衣物扔进太空。近日,俄罗斯弹道导弹、航天器和空间站制造商科罗廖夫能源火箭航天公司宣布,为了未来的深空探测任务,该公司正在开发一种专供宇航员在太空使用的洗衣机。俄罗斯科学家说,这种太空洗衣机使用的不是水,而是宇航员在宇宙飞船上呼吸产生的二氧化碳,特殊技术会将这些二氧化碳在高压下变成液体,以清洗衣物。太空洗衣机一旦研制成功,便可以显著减少国际空间站上个人卫生用品和衣物的库存。

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