科 技 成 果

紙基陶瓷可制成隨機激光器

據(jù)科技日報2016年11月22日報道，來自意大利羅馬大學(xué)和德國慕尼黑技術(shù)大學(xué)的國際團隊，創(chuàng)建了第一個基于纖維素紙的可控隨機激光器，其成功利用了陶瓷二氧化鈦的光散射效應(yīng)。相關(guān)成果發(fā)表在《高級光學(xué)材料》雜志。慕尼黑技術(shù)大學(xué)斯特勞賓科學(xué)中心利用自然和生物材料的模型開發(fā)新的材料和技術(shù)。實驗中，研究人員用有機金屬化合物原鈦酸四乙酯浸漬常規(guī)的實驗室濾紙，待干燥后將之置于一定溫度中，生成了通常用在防曬霜中的陶瓷二氧化鈦。防曬霜的防曬效果是基于二氧化鈦的強烈光散射效應(yīng)，隨機激光器也利用了這一效應(yīng)。研究團隊認為，濾紙中的長纖維可形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，因此可以作為隨機激光器的結(jié)構(gòu)模板使用。研究人員還發(fā)現(xiàn)，在光譜儀的幫助下，他們能夠區(qū)分結(jié)構(gòu)模板材料中不同波長的激光并將其單獨定位、彼此分開。雖然隨機激光器的發(fā)展仍在起步階段，但鑒于它的多方向性且多種顏色等功能特點，可用作微型開關(guān)或檢測結(jié)構(gòu)變化。

歐盟研制新智能玻璃窗

據(jù)科技部網(wǎng)站2016年11月18日報道，由歐盟7個成員國組成的歐洲跨學(xué)科研發(fā)團隊，研制出智能玻璃窗解決方案。研發(fā)團隊采用目前歐洲市場上流行的標準三層玻璃窗格作為研究基礎(chǔ)，利用含有暗色納米顆粒物的水基液體替代玻璃層之間的空氣或真空，通過全自動智能調(diào)節(jié)液體中的納米顆粒物數(shù)量，使外玻璃層液體最大化吸收陽光熱量和遮擋強烈陽光，液體中納米顆粒物的數(shù)量愈多，吸收的熱量愈多和遮擋陽光的效果愈好，內(nèi)玻璃層液體根據(jù)室內(nèi)室外氣候環(huán)境條件，自動加熱或制冷液體以保持室內(nèi)溫度舒適度。整個玻璃窗的主要功能為最大化增加玻璃窗格的隔熱性。中間環(huán)節(jié)分別由管道、儲能裝置、熱交換機和熱泵全自動智能相聯(lián)。目前，研發(fā)團隊研制的新智能玻璃窗已進入結(jié)構(gòu)優(yōu)化階段，可在原有基礎(chǔ)上至少降低30%的建筑能源消耗，具有巨大商業(yè)潛力，下一步研發(fā)團隊將進行極端氣候試驗，以確保智能玻璃窗適應(yīng)任何環(huán)境條件。

加拿大、德國研究人員發(fā)明原子開關(guān)

據(jù)科技部網(wǎng)站2016年11月18日報道，加拿大阿爾伯塔大學(xué)國家納米中心和德國馬克斯·普朗克研究所的聯(lián)合研究團隊，制造出是目前市場上最小的開關(guān)或晶體管近1/100的原子開關(guān)，將會帶來更小、超高效的計算機，相關(guān)成果發(fā)表在《自然通訊》雜志。目前最小的晶體管約14 nm，1 nm可以容納約1000個原子，阿爾伯塔研究團隊制造的原子開關(guān)可以縮小到只有幾個原子那么大。這項發(fā)明可以帶來更節(jié)能、更小尺寸的計算機，對于解決數(shù)字設(shè)備能耗問題非常重要，全球約3%的能源被用于數(shù)字信息交換和計算機，有報告預(yù)計未來幾十年其能耗有可能上升到10%～15%，這項技術(shù)能幫助制造出超低能耗的電子設(shè)備，該團隊的目標是制造出是當(dāng)前計算機或手機能耗1/1000的電子設(shè)備。

美企業(yè)利用3D打印制造渦輪機關(guān)鍵零件

據(jù)科技部網(wǎng)站2016年11月11日報道，美國通用電氣公司(GE)的研發(fā)人員最近成功使用3D打印技術(shù)為其渦輪機生產(chǎn)一種稱為柔性端口的關(guān)鍵零件，其打印過程全程60小時，打印成品有95%可以通過測試標準。今年4月，GE投入7300萬美元成立先進制造工程研發(fā)中心，目的是在3D打印、新材料、自動化、軟件平臺等先進制造技術(shù)領(lǐng)域重塑產(chǎn)品的設(shè)計與生產(chǎn)，未來還將為廠區(qū)和研發(fā)中心追加3.27億美元投資。

美國利用輸電線路開發(fā)低成本無線通信技術(shù)

據(jù)科技部網(wǎng)站2016年11月10日報道，美國AT&T公司近日宣布實施AirGig計劃，旨在利用已有的輸電線路傳輸高速無線通信數(shù)據(jù)，從而降低無線通信普及成本，這對于無線通信低覆蓋地區(qū)和其它發(fā)展中國家具有重要意義。這一計劃預(yù)計2017年進行實地試驗。目前，公司已對其100多項技術(shù)進行專利申請，在已批準的專利中，其核心是一款低成本的塑料天線，安裝在中壓輸電線路上，通過無線方式獲取電源，可發(fā)射經(jīng)過調(diào)制的毫米波(24GHz以上)信號。該裝置可以與小蜂窩或分布式天線系統(tǒng)靈活組網(wǎng)，成功解決入戶問題，此外還可以監(jiān)測電網(wǎng)中發(fā)生故障的位置，并能與智能電網(wǎng)應(yīng)用相結(jié)合。目前，毫米波技術(shù)是美國5G無線通信研發(fā)的重點。除AT&T外，谷歌、Facebook等互聯(lián)網(wǎng)公司紛紛投入毫米波無線通信技術(shù)研發(fā)。美國聯(lián)邦通信委員會于2016年7月制定規(guī)則，在毫米波頻段分配了近11GHz的頻譜資源，用于未來的5G無線通信，希望美國能夠領(lǐng)導(dǎo)全球通信產(chǎn)業(yè)。

澳大利亞研究人員開發(fā)新型量子位

據(jù)科技部網(wǎng)站2016年10月31日報道，澳大利亞新南威爾士大學(xué)(UNSW)科學(xué)家開發(fā)出一種新的量子位，其量子疊加態(tài)穩(wěn)定性比此前提高了10倍，有助于開發(fā)更可靠的硅基量子計算機，相關(guān)成果發(fā)表在《自然·納米技術(shù)》雜志。量子計算機的速度和能力有賴于量子系統(tǒng)對疊加在一起的多個量子進行同時處理，讓量子計算機能夠進行高效率的并行計算，對諸如巨大數(shù)據(jù)庫的搜索等問題具有強大的處理能力。該研究負責(zé)人表示，量子計算機最大的挑戰(zhàn)在于如何長時間保留量子態(tài)疊加，這有利于保留更長時間的量子信息，從而創(chuàng)建更可靠的量子計算機。過去10年，團隊已經(jīng)能夠通過在靜態(tài)磁場中，利用硅芯片單個磷原子的電子自旋態(tài)編碼量子信息，建立了目前量子態(tài)疊加保留時間最長的固態(tài)器件量子位。此外，研究團隊提出了新的量子信息編碼方法，新型量子位實現(xiàn)了單個電子的自旋態(tài)與高頻振蕩電磁場耦合，由于微波產(chǎn)生的電磁場以非常高的頻率穩(wěn)定振蕩，任何非同頻率的噪聲或干擾都沒什么效果，耦合后的量子位相比于單獨的電子自旋，其量子態(tài)疊加保留時長提高了10倍。這種新型量子位是基于標準硅芯片技術(shù)構(gòu)建的，這為基于傳統(tǒng)計算機的現(xiàn)有制造工藝來創(chuàng)建強大而可靠的量子處理器奠定了基礎(chǔ)。

NASA開發(fā)新型遙感儀器探測生命跡象

據(jù)科技日報2016年11月8日報道，NASA戈達德航天飛行中心科學(xué)家，基于美軍監(jiān)控空氣中危險化學(xué)物、毒氣及病原體的遙感技術(shù)，開發(fā)出一種生命跡象激光探測儀(BILI)的原型裝置，其可以探測出火星和太陽系其他星球是否存在生命跡象。BILI將是首個能掃描星際塵埃的遙感儀器，其超強激光器可向塵埃發(fā)出激光脈沖，激發(fā)塵埃云層的顆粒物發(fā)出熒光，通過對熒光光譜進行分析，即可確定這些塵埃是否含有有機生命顆粒以及這些顆粒的大小。檢測結(jié)果表明，其既能檢測出公眾場所的生物恐怖威脅，也能有效探測出火星上的有機生物信號。該裝置也能安裝在繞軌飛行的探測器上，增強NASA在太陽系搜尋生命信號的能力。研發(fā)人員將繼續(xù)改進BILI的各項性能，包括增強抗震性、減小尺寸，以確保其能探測火星地面懸浮顆粒中的痕量有機分子。

美科學(xué)家發(fā)現(xiàn)誘導(dǎo)非超導(dǎo)材料產(chǎn)生超導(dǎo)性的新方法

據(jù)科技日報2016年11月3日報道，美國休斯頓大學(xué)得克薩斯超導(dǎo)中心科學(xué)家開發(fā)出新方法，能誘導(dǎo)非超導(dǎo)材料產(chǎn)生超導(dǎo)性，還可增強超導(dǎo)材料的超導(dǎo)性能，拓展其應(yīng)用范圍。相關(guān)成果發(fā)表在《美國科學(xué)院院刊》雜志。該中心華裔科學(xué)家朱經(jīng)武及其團隊利用界面組裝技術(shù)，誘導(dǎo)非超導(dǎo)材料鈣鐵砷復(fù)合物界面表現(xiàn)出超導(dǎo)性，發(fā)現(xiàn)高溫超導(dǎo)體的全新方法，驗證了上世紀70年代提出的兩種不同材料交界處可誘導(dǎo)出超導(dǎo)性的理論。超導(dǎo)性應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，但需要制冷到絕對零度，阻礙了普及應(yīng)用，新研究可以讓科學(xué)家開發(fā)出各種更便宜更高效的超導(dǎo)材料，并且找到能在較高溫度表現(xiàn)出超導(dǎo)性的超導(dǎo)體。

3D打印技術(shù)首次制造出磁體為生產(chǎn)特殊磁體開辟新途徑

據(jù)科技日報2016年11月1日報道，奧地利科學(xué)家研制出一種特殊的3D打印機，能打印出具有復(fù)雜形狀和精確定制磁場的永久磁體，為制造特殊磁體開辟了新途徑。新研制的磁體打印機功能與生產(chǎn)塑料結(jié)構(gòu)的3D打印機非常類似，區(qū)別在于磁體打印機使用特制的磁性微顆粒的長絲，打印機會加熱材料并使用噴嘴點對點地將其涂在合適位置，得到的三維物體90%由磁性材料組成，10%是塑料。打印出的產(chǎn)品沒有磁性，在流程最后，研究人員讓打印物體接觸一個強外磁場，將其轉(zhuǎn)化成一塊永久磁體。新打印機打印的產(chǎn)品不僅迅速而且性價比很高，目前科學(xué)家正在對新技術(shù)進行更深入細致的研究。