前沿掃描六則

磚頭“變身”超級電容

數千年來，燒結磚一直作為建筑材料，很少有其他用途。這種磚以黏土、頁巖、煤矸石或粉煤灰為原料，經成型和高溫焙燒而制得，用于砌筑承重和非承重墻體，也就是人們最熟悉的紅磚。美國圣路易斯華盛頓大學研究人員，利用磚的多孔結構，使用氣相沉積技術為整塊磚添加了一層名為PEDOT 的導電聚合物，讓人們最熟悉的傳統燒結磚“變身”超級電容，成為一種全新儲能單元。在此之前，將建筑材料用于供電的構想多是“供電地磚”——即將特殊地磚應用到踩踏量較大的交通地段，地磚可以將收集到的能量儲蓄到鋰電池中，用于街邊路燈的照明、音箱、人行道的警報器、標牌以及廣告等領域。而能實現同樣功能的墻體建筑材料，應用前景無疑將更為廣闊。

哈勃借穿越大氣層的光探索系外生命

美國國家航空航天局（NASA）的哈勃太空望遠鏡能夠將月球作為一種“鏡子”——利用穿過地球大氣層和從月球上反射的太陽光，分析我們星球的大氣層。根據NASA 的介紹與演示，這一手段的亮點在于：哈勃望遠鏡并沒有直接去“看”地球，而是將月球作為“鏡子”去“看”。研究團隊通過分析穿過我們地球大氣層的被月球表面反射的光的波長，就可以探測出地球大氣層中臭氧的存在。這一研究顯示了未來望遠鏡測量系外行星大氣層的條件和潛力，系外行星的大氣層完全有可能含有天體生物學所感興趣的化學物質，用以研究和尋找地外生命。目前，天文學家已經開始啟用望遠鏡來研究系外行星的大氣層，但這項工作的目標通常是較容易分析的氣態巨行星，類似我們太陽系的木星。

俄“蛇眼視覺”相機能隔障礙識物

俄羅斯莫斯科國立電子技術學院國家技術倡議“感官科學”中心研發出一項基于異質結構的紅外光電探測器模塊（InGaAs）技術。使用該技術可以讓相機像蛇和蚊子一樣“看見”紅外線區域，因此被形象地稱為“蛇眼視覺”技術。研究人員表示，由于獵物與寒冷的背景形成鮮明對比，蛇、蚊子和魚這類動物的眼睛可以讓它們在黑暗或寒冷的水域中成功捕獲獵物。該院“感官科學”中心研發的基于異質結構的紅外光電探測器模塊“蛇眼視覺”技術相機能夠在有霧、多塵的條件下，甚至隔著不透明的障礙物識別出物體。除夜視功能外，基于這種“蛇眼視覺”技術的相機還可以用于分析半導體和微電子產品中的缺陷，用于醫學領域的光學非侵入相干斷層掃描中。

日本環保塑料袋可在海水中快速降解

降低塑料袋的使用頻率可幫助解決白色污染問題。但是日本人對塑料袋的使用似乎到了一種癡迷的程度，不論是一只香蕉，還是一個煮好的雞蛋，或是巧克力餅干，日本便利店都會將它們用塑料袋包好后，銷售給顧客。在全球每年使用的5400 億個塑料購物袋中，日本消費者使用了大約300億個，是英國的17倍。近日，日本三菱化學和一家包裝材料制造商共同研發出了可在海水中降解的塑料袋。新產品是根據微生物分解土壤中垃圾的相同機理制造的，其材料是用甘蔗等植物性成分制成，很容易溶解在海水中。因海水中的微生物通常少于土壤，所以塑料袋在海水里需要約1年時間即可完全降解。預計該產品的價格將是傳統塑料袋的6 倍以上。

高效率工藝可使海水在30分鐘內能飲用

獲得清潔、安全的飲用水是一個必要條件，但令人擔憂的是，世界上許多地方都沒有滿足這一要求。一項新研究使用了一種名為金屬有機框架（MOF）的材料來過濾海水中的污染物，每天可產生大量的淡水，同時使用的能源比其他方法少得多。MOF 是一種多孔性極強的材料，具有很高的表面積，這使其非常適合抓住分子和粒子。在這種情況下，該團隊開發了一種被稱為PSP-MIL-53 的新型MOF，并將其用于捕捉咸水和海水中的鹽和雜質。當該材料被放入水中時，它能選擇性地將離子從液體中抽出，并將其保留在表面。在30 分鐘內，MOF 能夠將水中的溶解性總固體（TDS）從2233ppm 降至500ppm 以下。這遠遠低于世界衛生組織建議的600ppm 的安全飲用水閾值。

德美研發快速自修復生物材料

自修復材料是一類結構上具有自愈合能力的智能材料。近日，德國馬克斯·普朗克智能系統研究所和美國賓夕法尼亞州立大學的科學家合作研發了一種高強度合成蛋白，可以在很短的時間內自我修復微觀和宏觀的機械損傷，完全恢復其結構和性能，并且具有可編程的愈合特性。研究人員稱，他們改變了章魚觸手蛋白質的分子結構，以便將材料的自我修復能力發揮到極致。在自然界中，自我修復需要很長時間。現在，他們將修復過程縮短到1 秒鐘。這種愈合性能為生物啟發性材料設計提供了新的機會，并解決了目前用于軟體機器人和個人防護設備的自修復材料的局限性。