報道英媒稱，根據一項新的研究結果，伊朗伊斯蘭自由大學等離子體物理學研究中心的研究人員發現，可以讓紙張成為儲存電能的超級電容器。這種僅一層紙厚的新型超級電容器可以彎曲、折疊，同時依然能夠保存電能。

據英國科學新聞網站11月20日報道，“超級電容器”一詞專指單位容積儲存的能量是傳統電容器10倍的設備，而且這種設備可以快速充電和放電。紙型超級電容器要比其他類型更輕、更便宜，由萊拉·阿瓦爾帶領的團隊研發出的這種超級電容器比之前的紙型超級電容器更容易彎曲，這賦予了它們全新的潛在用途。阿瓦爾解釋說：“在不遠的將來，這類超級電容器在工業和家庭的應用將會增多，成本也會降低，成為可供大眾使用的設備。”

目前，如果需要儲存規模龐大的能量，通常需要使用沉重的大型可充電電池。超級電容器也可以做到這一點，不過上升了一個檔次：它們比普通電池的充電和放電速度更快——只需幾分鐘而不是幾小時——而且在使用壽命期間可以有更多次的充電和放電。

碳具有高效儲存能量的理想特性，在目前的電容器和超級電容器中表現為碳納米管的形式。自上世紀50年代以來，研究人員一直在利用碳的高強度以及出色的導熱和導電性；碳還具有彈性大和易彎曲的特點，這樣它就能輕松地彎折和伸展。

研究小組分析了商用超級電容器的結構，并用一張有多個層級的碳納米管紙制成了超級電容器。他們使用鈦酸鋇將這些層級分離，它比任何備選化合物都更節約成本。新的紙型超導體即使被卷起來或者折疊，也能高效儲存能量。

報道稱，這些新設備的潛在用途很廣：醫療移植、皮膚貼片、可穿戴技術以及針對家庭和商業運輸及智能包裝的新型大規模儲能設備。想象一下，能夠卷起來并裝進衣服口袋的平板電腦，或者是作為上衣一部分的手機，或者使用與衣服融為一體的電池給手機充電。

阿瓦爾預計，這些超級電容器的商業和家庭應用很快就會增多，成本也將降低，因此這種技術將走向大眾市場。阿瓦爾說：“能源是我們未來面臨的最重大挑戰。因此，制造一種能夠儲能、能量密度高且成本低廉的裝置是非常重要的。正是這一點激勵我們開展紙型超級電容器的研究。”

法媒：研究稱水蒸發可產生電能

參考消息網9月29日報道法媒稱，研究人員今天說，水蒸發——讓洗好的衣服變干并為云提供雨水的過程——或許有一天能產生大量清潔能源。

據法新社9月26日報道，他們在英國《自然·通訊》雜志上寫道，利用這種自然過程可以通過美國現有的湖泊和水庫產生325千兆瓦電力，這大約相當于2015年美國發電量的70%。

只存在一個問題：獲得這些電力的技術尚不存在。

研究論文作者之一、哥倫比亞大學的厄茲居爾·沙欣說：“為了獲取這一能源，需要在空氣與水的臨界面上放置一個設備。來自水體的水分首先會進入這個設備，然后才到達大氣層，必須開發有關技術。”

在研究中，沙欣和一個團隊使用了水蒸發的產能潛力模型，在蒸發過程中，液態水轉變成水汽。他們考察了濕度、風速和溫度對蒸發率的影響。于是，他們猜想用一些裝置來捕捉產出的能量。然后，科學家們計算得出，除了五大湖，美國水體的蒸發潛力超過10萬平方米。

報道稱，能源收獲設備可以建立在孢子的自然行動上，孢子是細菌應對嚴酷環境而形成的微小結構，孢子可以經受干旱或嚴寒，以在環境改善時產生新的細菌。

沙欣說：“當周圍空氣的相對濕度改變時，孢子的保護性外層可以吸收或釋放水。濕度大時，它們吸收水并擴張，濕度低時，它們釋放水并收縮。在這個過程中，它們像肌肉那樣活動。”

理論上，孢子可以被整合成材料，當濕度水平改變——比如在蒸發期間，這些材料就會產生能量。

沙欣說：“我們已經用孢子制作了一些概念驗證裝置，這些裝置在被放置于水上時會產生電能，這些設備包含表面涂有孢子的塑料條，隨著濕度改變，這些塑料條會變長或縮短。”

他說：“我們將這些塑料條的活動末端連接一個發電機。該發電機會產生電力。”

該團隊說，水壩或湖泊本身可以用來儲存太陽的熱量，而太陽的熱量會推動蒸發，這樣電力可以僅在需要時產生。

該團隊說，水是一種絕妙的熱儲存庫，或許它能解決“間歇性”能源的問題——渦輪或太陽能電池板只在有風或有太陽的時候才產生電力。

他們還說，分配由蒸發產生的電能需要靠近電網，用于產生水電的水庫都需靠近電網。

研究人員說，這些發現要求對技術進一步研究，以從蒸發過程獲取電能。

沙欣的團隊用孢子制作了一些概念驗證裝置，這些裝置在被放置于水上時會產生電能。（美國雅虎新聞網站）

美媒：“空氣芯片”開啟納米電子新范式

參考消息網11月21日報道美媒稱，電子工程師開發出一種能通過細微空氣間隙——而不是硅——來傳送電子的新型晶體管。這一發展否定了半導體的必要性，提高了該裝置的速度，且降低了過熱的可能性。

據合眾國際社網站11月19日報道，研究人員利用這項突破為一種納米芯片開發出概念驗證設計，這種芯片的特點是金屬與狹小空氣間隙相結合，這個工程師團隊在《納米通訊》月刊上詳細介紹了他們的發明。

皇家墨爾本理工大學的研究人員什魯蒂·尼蘭塔在一份新聞稿中稱：“每臺計算機和手機都有數百萬至數十億由硅制成的電子晶體管，但這項技術正在達到其物理極限，導致硅原子阻礙電流、限制速度并產生熱量。我們的空氣通道晶體管技術讓電流在空氣中流動，因此不會發生碰撞使其減速，材料中也沒有產生熱量的阻力。”

報道稱，在過去十多年中，隨著工程師們設法將越來越多的晶體管擠進硅芯片，計算機芯片的功率和效率大約每兩年翻一番。但現在的晶體管比最微小的病毒都小，而且技術專家說，晶體管能小到什么程度是有限的。換句話說，硅基電子產品面臨著一個天花板，而工程師們已經在接近這一極限。但基于空氣的納米芯片能夠為研究人員提供通往納米電子新范式的途徑。

尼蘭塔說：“這項技術在晶體管小型化方面走了另一條路，為的是讓摩爾定律在今后幾十年里依然有效。”

根據這項新研究，其概念驗證設計避免了傳統固體通道晶體管的一個問題：原子太多。研究人員沒有使用真空包裝來降低晶體管密度，而是利用一個狹窄的空氣間隙。

研究人員沙拉特·斯里拉姆說：“這個間隙只有幾十納米，是人類毛發寬度的5萬分之一，但它足以讓電子誤以為自己是在真空中行進，為在納米級空氣間隙內的電子重新創造一個虛擬外部空間。”

研究人員認為，他們的裝置將很容易與現有電子技術兼容。

斯里拉姆說：“這是朝著一項激動人心的技術邁出的一步，這項技術旨在‘無中生有’、大幅提高電子產品的速度并保持快速技術進步的節奏。”

美媒：研究發現鈉鉀電池有望替代鋰電池

參考消息網6月21日報道美媒稱，佐治亞理工學院的研究人員發現了表明以鈉和鉀為基礎的電池有望成為鋰電池之潛在替代品的新證據。

據美國每日科學網站6月19日報道，從單次充電就能行駛數百英里的電動車，到與汽油鋸一樣威力巨大的鏈鋸，每年都有利用電池技術最新進步的新產品進入市場。

但這種增長勢頭導致人們擔心，世界上的鋰供應可能最終會耗盡。鋰這種金屬是許多新型充電電池的核心材料。

報道稱，現在，佐治亞理工學院的研究人員發現了表明以鈉和鉀為基礎的電池有望成為鋰電池之潛在替代品的新證據。

喬治·W·伍德拉夫機械工程學院以及材料科學和工程學院的助理教授馬修·麥克道爾說：“鈉離子和鉀離子電池的最大障礙之一是，與其他電池相比，它們的衰減和老化速度往往較快，而儲存的能量較少。但我們發現，情況并非始終如此。”

報道稱，研究團隊研究了三種不同的離子——鋰、鈉和鉀——是如何與硫化鐵顆粒發生反應的。這項研究得到美國國家科學基金會和能源部資助，相關論文于6月19日發表在《焦耳》雜志上。

在電池充電和放電時，離子會不斷與構成電池電極的顆粒發生反應，并穿透這些顆粒。這一反應過程會導致電極顆粒發生大量變化，通常會將它們粉碎成細微顆粒。由于鈉離子和鉀離子大于鋰離子，所以傳統上人們認為，它們在與顆粒發生反應時會導致更嚴重的老化。

報道稱，在實驗中，他們在電子顯微鏡下直接觀察電池內發生的反應，其中硫化鐵顆粒發揮電池電極的作用。研究人員發現，與鈉離子和鉀離子發生反應的硫化鐵比與鋰離子發生反應的硫化鐵更為穩定，表明以鈉或鉀為基礎的電池壽命可能比預期的要長得多。

與不同離子發生反應的方式之間的差異顯而易見。在與鋰接觸時，硫化鐵在電子顯微鏡下看上去幾乎要爆炸一樣。與之相反，在與鈉和鉀接觸時，硫化鐵像氣球一樣慢慢膨脹。

佐治亞理工學院的研究生馬修·伯賓格說：“我們看到了一種非常穩定、沒有發生斷裂的反應。這表明，這種材料和其他類似材料能被用于制造經久耐用、具有更大穩定性的新型電池。”

美媒：研究稱新太陽能電池可免手機充電煩惱

參考消息網4月26日報道美媒稱，想象一下吧，再也不必為手機、電子閱讀器、平板電腦充電啦！

據美國《科學》周刊網站4月23日報道，研究人員報告說，他們發明了一種效率極高的太陽能電池，可以利用室內和陰天戶外的散射光發電。利用這種太陽能電池有一天也許可以研制出能夠不斷充電的裝置，無需再插上插頭充電了。

報道稱，散射光太陽能電池并不是什么新鮮事，但最好的散射光太陽能電池需要使用昂貴的半導體。1991年瑞士洛桑聯邦理工大學的化學家邁克爾·格雷策爾發明了所謂的染料敏化太陽能電池，這種電池在弱光下效果最好，而且比標準的半導體電池便宜。但在強烈的太陽光下，質量最好的染料敏化太陽能電池只能將14%的太陽能轉化成電能，相比之下，標準太陽能電池可以將24%的太陽能轉化成電能。之所以會發生這種情況，是因為能量來得太快，超出了染料敏化太陽能電池的處理能力。但當能量以較慢的速度抵達時，比如室內的散射光，格雷策爾的染料敏化太陽能電池則可以將28%的光能轉化成電能。

報道稱，染料敏化太陽能電池的工作原理也稍異于標準的硅太陽能電池。在標準的硅太陽能電池中，電池吸收的太陽光會將硅原子中的電子踢至較高的能量水平，使它們能夠跨越鄰近原子，移動到帶正電荷的電極。然后它們在那里被收集起來并被分流到電路中。奇特的是，電子離開原子后留下的空位也是可以移動的。經過一段時間后，這些空位會移動到帶負電荷的電極，在那里它們被來自外部電路的電子填充。這一過程使得太陽能電池中的硅原子電荷得到重新平衡，從而可以連續產生電力。

但染料敏化太陽能電池有所不同。這種電池也有兩個電極，分別收集負電荷和正電荷，但在這種電池的中間部位，除了硅之外，還有一種不同的電子導體，通常為一些二氧化鈦顆粒。不過，二氧化鈦吸收光的能力較弱。因此，研究人員在這些二氧化鈦顆粒的表面涂上具有出色的光吸收能力的有機染料分子。被吸收的光子將這些染料分子上的電子和空位激活，就像在硅中一樣。染料會立即將被激活的電子移交給二氧化鈦顆粒，然后這些電子被傳送到正電極。與此同時，空位則被轉入傳導電荷的電解液中滲透到負電極。

染料敏化太陽能電池的問題是空位在電解液中移動的速度不夠快，導致空位在染料和二氧化鈦顆粒附近堆積。如果一個被激活的電子碰上一個空位，它們便會結合，釋放出熱能而不是電能。

報道稱，為了解決這個問題，研究人員努力稀釋電解液，使空位能夠迅速抵達目標。但只要被稀釋的電解液稍許有一點不完美，就會導致短路，使整個太陽能電池報廢。

現在，格雷策爾和他的同事們找到了一種可能的解決方案。他們設計了一種染料與能夠傳導空位的分子的結合物，并使它們緊緊地覆蓋在二氧化鈦顆粒上，創造出了不存在任何缺陷的完美涂層。這意味著移動緩慢的空位只需要運行較短的距離就可以抵達負極。與此同時，他們還報告說，這一緊密的涂層還將染料敏化太陽能電池對散射光的利用效率提高到了32%，接近最大理論值。

美國西北大學的化學家邁克爾·瓦西萊夫斯基說：“這是一個真正了不起的進步。”雖然目前這一新裝置還只能將13.1%的直射太陽光轉化成電能，但瓦西萊夫斯基指出，由于對散射光的利用效率提高了近20%，因此有希望找到新辦法提高該裝置在太陽直射情況下的效率。

報道稱，由于染料敏化太陽能電池的造價遠遠低于硅太陽能電池，如果能夠以較低的成本實現接近硅太陽能電池的效率，那就是一個成功。在這一天到來之前，染料敏化太陽能電池至少可以幫助我們在無需電線、插頭和外部電源的情況下為一大堆裝置充電。

日研發電極可貼皮膚測肌肉活動激烈運動也不會脫落

參考消息網1月9日報道日媒稱，日本開發出可測肌肉活動的皮膚電極。

據《日本經濟新聞》1月8日報道，日本早稻田大學講師藤枝俊宣與教授武岡真司等人用導電性高分子材料開發出可貼在皮膚上的薄片狀電極，可測量肌肉的電信號。即使手腕關節進行激烈運動，電極也不會脫落。如果用于對運動員的肌肉活動狀況進行解析，則有利于提高競技水平。該電極還有望應用于進行健康管理的可穿戴終端。

日本研究小組與意大利技術研究機構用導電性高分子聯合制作出厚度為數十至數百納米的薄片。薄片極薄，即使不使用黏合劑也可以貼在皮膚上。人們一直以來使用的醫療用電極是凝膠體，在足球等激烈運動中容易脫落。

報道稱，研究小組對手臂肌肉電信號進行測量發現，新電極具有與凝膠電極同樣的功能。新電極貼在手腕皮膚上，即使手腕進行彎曲伸直的動作，電極的功能也沒有下降。