技术

大多数金属在加热时会膨胀。这一特性可能在各种工业应用中造成问题。最近，研究人员开发了一种在广泛温度范围内保持几乎相同尺寸的新材料。 大多数金属在温度升高时会膨胀。例如，在夏季，埃菲尔铁塔可能比冬季高出约10到15厘米，这就是由于热膨胀所致。然而，这种行为在许多技术领域是高度不 desirable 的。因此，一直在寻找能够在温度变化下保持一致长度的材料。其中一种显著的材料是 Invar，一种铁和镍的合金，因其极小的热膨胀而受到认可。然而，到目前为止，这一特性的根本原因并未完全理解。…

工程师们为多智能体系统创建了一种训练方法，该系统包含大量无人机，确保它们能够在繁忙的环境中安全操作。 无人机表演已成为一种热门的视觉盛宴，展示了由众多空中无人机创造的复杂灯光秀，这些无人机按照协调的路径飞行以形成惊人的视觉图案。当一切正常运作时，这些表演确实令人印象深刻。然而，最近在佛罗里达州和纽约等地发生的无人机故障事件对附近的观众构成了重大风险。 这些无人机表演事件强调了在“多智能体系统”中确保安全的困难，这个术语指的是像机器人、无人机和自动驾驶汽车这样的协调代理群体。 麻省理工学院（MIT）的一组工程师开发了一种针对这些多智能体系统的训练技术，确保它们在高密度人群环境中安全功能运作。研究表明，通过训练一小组代理，它们学习的安全协议可以轻松应用于更多的代理，从而确保整个系统的安全。 在实际测试中，MIT团队训练了一定数量的小型无人机安全地执行各种任务，例如在空中改变位置并精确降落在指定的移动车辆上。他们通过模拟展示了少数无人机的训练行为可以有效扩展到数千架，从而允许一个大型代理系统安全地执行相同的动作。…

罗格斯大学新布朗斯维克的研究人员发现，水的到来并没有像之前认为的那样早出现在地球形成过程中。这一发现至关重要，因为它直接关系到理解生命最早出现在我们星球上的时间。 这项研究发表在《地球化学与宇宙化学学报》上，具有重要意义，因为它表明水很可能是在地球从尘埃和气体转变为行星的后期阶段到达的，这一过程被地质学家称为晚期聚集。 科学家渴望建立生命所需的基本物质出现的时间表，以更好地理解生命本身的起源。目前的科学共识识别出三种启动生命所需的关键元素：水、能量以及一混合有机化学物质，统称为CHNOPS——这是碳、氢、氮、氧、磷和硫的首字母缩写。 “确定水何时到达地球是行星科学中一个关键未解问题，”罗格斯艺术与科学学院的副教授、该研究的首席作者凯瑟琳·伯明翰表示。“理解时间可以帮助我们缩小生命开始进化的方式和时间。” 伯明翰专注于宇宙地球化学，着重分析太阳系内材料的化学成分，特别是通过研究地球岩石和陨石等外星材料，考察太阳系及其岩石行星的形成。…

研究人员建议，通过利用全球互联网网络的一种创新算法，早期检测地震的能力可能会显著增强。 技术的进步使得光纤电缆（通常用于有线电视、电话系统和互联网）有可能测量地震活动。然而，有效地利用这一创新仍然面临挑战。 最近发表在《国际地球物理学杂志》的研究旨在通过修改一种简单的基于物理的算法，将光纤数据纳入其中，以补充传统的地震仪读数，从而解决这些障碍。 这一令人兴奋的发展不仅可以整合到现有的地震预警系统中，还可能帮助检测与火山喷发、地热地点和冰川中的冰震相关的地震事件。 研究负责人、苏黎世联邦理工学院的高级研究科学家托马斯·哈德森博士表示：“将光纤电缆转化为成千上万个地震传感器的能力激发了多种利用光纤进行地震检测的方法。然而，解决光纤地震检测的挑战并非易事。”…

立陶宛考那斯科技大学（KTU）管理学学者最近的一项调查强调了组织内动态能力对促进环保商业实践的重要作用。通过研究139家制造企业的数据，该研究表明，金融和技术专长的结合，以及适应监管变化和消费者偏好的能力，对于推动绿色转型至关重要。 采用绿色转型在公司能力发展和资源配置方面提出了多面向的系统挑战。各种系统性问题往往妨碍这一转型。例如，使用二次原材料可能更为昂贵，国家必须投资于循环基础设施，其中包括分开收集、分类、再利用的准备过程和回收的必要系统。同时，还需在产品设计、研究和创新以及建立以循环经济为重点的商业模式方面进行投资。 研究人员强调从商业利益相关者的角度来理解绿色转型的重要性。在当前复杂和不断演变的环境中，公司必须发展能力，协同其竞争力，参与多元化的利益相关者，并共同发明创新解决方案。 “动态能力的概念完美体现了将可持续性融入标准商业操作所需的灵活性和适应性，例如采购、生产、废物管理和其他活动，” KTU循环经济研究小组负责人Lina…

  创建车辆组件通常需要大量的时间和财务投资。在格拉茨工业大学（TU Graz），研究人员提出了一种新的方法，可以将电池电动汽车动力系统的开发时间缩短几个月。在汽车工程研究所马丁·霍夫斯特特的指导下，一个团队正在将组件的仿真模型与进化优化算法相结合。这个由人工智能驱动的系统自动微调整个动力系统——从电力电子到电动机和变速器——同时遵循制造商的技术规格，并考虑诸如生产成本、能源效率和车辆内部空间限制等关键因素。经过近十年的研究，OPED（电驱动优化）软件解决方案已经被一家奥地利汽车供应商成功使用。 这种自动化优化的基础是输入动力系统必须满足的技术规格。这些规格涵盖功率输出、最小使用寿命、最大可达速度以及车辆内的可用空间等方面。马丁·霍夫斯特特表示：“电驱动由众多组件组成，这些组件可以通过各种方式设计以满足所需规格。”他进一步指出，“例如，电动机的微小修改会影响变速器和电力电子，使得作出最佳选择变得非常复杂。”更复杂的是，没有一种单一的完美动力系统解决方案，因为不同制造商可能会优先考虑生产成本、重量、体积或能源效率等因素。 一天而不是几个月…

研究人员比较了回收锂离子电池与开采新材料对环境的影响。他们的研究结果表明，回收更为环保，产生的温室气体排放更低，使用的水更少，所需的能量也更少。 斯坦福大学最近发表在《自然通讯》上的生命周期分析强调，回收锂离子电池以提取重要金属的方式比提取新金属生态友好得多。这一方法还可以减少关于用于电池的关键矿物供应的长期不确定性，无论是在物理上还是地缘政治上。 锂离子电池回收商主要从两个来源获得材料：电池生产商的缺陷废料和主要来自工作场所的“死”电池。回收过程从这些材料中回收出锂、镍、钴、铜、锰和铝等有价值的金属。 分析评估了回收过程的环境影响，表明与传统的金属采矿和提炼相比，回收产生的温室气体排放（GHGs）不到一半。此外，回收所需的水和能量大约是提取新金属的一半。值得注意的是，废料材料的环境效益更大，这些材料约占分析总量的90%，导致的温室气体排放仅占采矿的19%，水的使用占12%，能量消耗占11%。虽然未具体量化，但能量消耗的减少往往导致污染物如烟尘和硫的减少。 斯坦福工程学院助理教授、该研究的资深作者威廉·塔尔佩在指出：“这项研究表明，我们有机会设计电池回收，以最大化其环境效益。我们可以塑造未来。”…

已经认可一段时间，辐射影响混凝土的结构承载能力。然而，具体细节此前并不明确。包括东京大学的一组研究人员在内的研究者们现在已经确定了哪些混凝土性质会影响其在不同中子辐射水平下的结构性能。他们的发现呈现出一些令人担忧的方面，同时也缓解了其他一些方面；例如，混凝土中的石英晶体具有自我修复的能力，这可能意味着一些核反应堆可以比早先预计的时间运行得更长。 与核电厂相关的重要事件理所当然地引起了人们的焦虑。然而，许多人认为核能在实现碳中和的未来中至关重要。这突显了提高安全性、可靠性、成本效益和其他因素的必要性，以减轻恐惧并增加对这一能源来源的接受度。在核电设施中，与安全性和耐久性有关的一个关键元素是用于其建设的材料，尤其是用于各种结构的混凝土。混凝土以其强度而闻名，因此一直是广泛研究的对象，以更全面地理解其材料特性。然而，直到最近，科学家们才开始详细研究核反应堆的中子辐射如何影响混凝土的使用寿命。 “混凝土是一种复合材料，由各种物质组成。这些成分可以根据多个因素而异，包括地方地质，特别是构成混凝土重要部分的岩石骨料。岩石通常含有石英，因此评估石英在不同辐射水平下的反应，可以提供关于混凝土本身性能的见解。”建筑系的丸山一平教授解释道。“研究中子辐射造成的降解成本显著，导致深入研究变得困难。自2008年以来，我们团队一直在解决这个问题，通过查阅大量文献和访谈专家来制定策略。这使我们最近利用X射线衍射技术研究照射过的石英晶体。” 团队分析了与中子辐射相关的两个因素：样本暴露的辐射总剂量和它们接收这种辐射的速率，即通量。结果有些出乎意料；对于特定的中子辐射总剂量，石英晶体在剂量率较高时表现出显著的膨胀，反之亦然。可以用皮肤暴露于阳光的类比来解释——虽然通常建议在没有保护的情况下避免长时间直接阳光暴露，但如果将相同的暴露量分散在时间上，则关注点可能会降低。 “通量效应的识别表明，不仅中子辐射导致晶体结构的畸变，导致无定形化和膨胀，而且变形的晶体还有自我修复的倾向，这导致膨胀的减少——因此，较慢的速率提供了更多的恢复机会。”丸山指出。“此外，我们观察到这一修复现象的程度因混凝土中矿物晶体的大小而异。较大的晶体颗粒表现出较少的膨胀，表明存在大小依赖性。考虑到这些发现，由于中子辐射造成的混凝土降解的关注可能需要重新调整，膨胀可能比此前假设得要小。因此，降解可能没有想象中那么严重，这可能使核能设施能够在更长的时间内更安全地运行。”…

通过利用光学活性液晶作为反应位点，研究人员在具有对齐螺旋形态的聚合物的活性聚合中取得了显著进展。在此过程中，光学无活性单体在液晶内呈现出手性（镜像）构型，导致形成光学活性聚合物。这一成绩在不对称化学和聚合物科学上都是突破性的进展。 聚异氰酸酯是一种以螺旋结构著称的专业聚合物，其螺旋的扭转方向（右手或左手）可以通过用于制作手性分子的催化剂进行调控。这种能力使得聚异氰酸酯能够展示光学特性，如圆二色性和光学旋转，从而成为稳定的光学活性材料。 研究团队成功地利用物理方法从非光学单体中创建了光学活性导电聚合物，而非化学方法，采用液晶反应环境作为外部设定。他们首次使用具有手性（镜像异构体）结构的液晶作为溶剂，成功实现了光学活性聚异氰酸酯的非对称（手性）活性聚合。 在生成的聚异氰酸酯中测量的圆二色性验证了其光学活性，这源于其螺旋排列。此外，在该反应中使用的液晶显示出与扭曲弯曲向列相相关的特性——这一新发现的状态在液晶研究中引起了广泛关注。在聚合物中发现这种扭曲弯曲向列液晶是液晶研究中的一项显著成就。 这一过程类似于具有手性形式的氨基酸在生物体内酶促生长的方式，从而导致具有螺旋结构的蛋白质的形成。因此，它显示出作为仿生技术的前景——这一领域旨在模仿并利用生物系统的功能策略。…

研究人员开发了一种使用概率概念模拟湍流系统的新方法。 来自牛津大学的团队介绍了一种以概率为中心的创新技术，以模拟湍流系统。他们的研究今天（1月29日）发表在期刊Science Advances上。 预测湍流流动的行为一直是科学家和工程师的关键目标。然而，尽管计算技术取得了进展，但准确模拟所有但最简单的湍流仍然是一个艰巨的挑战。 这种困难的产生是因为湍流由各种形状和大小的涡旋和漩涡以混乱和不可预测的方式相互作用。这些波动的复杂性使得即使是最先进的超级计算机也难以准确复制它们，尤其是在工程应用或天气预测中。…

最近的一项调查利用卫星图像和详细的气候模型数据挑战了早期的信念，并揭示了大气和海洋天气模式之间的关系。这项新的研究揭示了大气风如何以意想不到的方式影响海洋洋流，表明海洋的天气行为比之前认为的更加复杂。 与影响地球表面的天气模式相似，海洋也拥有其独特的天气系统。这些系统被称为涡流，是一种一般宽度约为100公里的环状水流。 罗彻斯特大学的研究人员进行了这一新研究，利用卫星数据和先进的气候建模，挑战了之前对表面和海洋天气之间相互作用的假设。历史上，科学家们认为大气风减轻了涡流的强度，但发表在《自然通讯》上的研究结果提出了一种新视角，更深入地理解了大气风影响这些海洋特征的复杂方式。 “这些发现比之前的看法更令人着迷，”与机械工程系和数学系都有联系的教授，大学激光能量实验室的高级科学家侯赛因·阿鲁伊（Hussein Aluie）说。“这些风与海洋洋流相互作用存在显著的不对称性，这取决于涡流的旋转方向。”…

研究人员对放射性镧同位素的原子质量进行了高度精确的测量，并揭示了它们核结合能中一个有趣的特征。这个发现对于增强我们对宇宙中如何形成比铁更重元素的理解至关重要，并引发了新的研究，旨在揭示导致这种意外结合能变化的基本核结构。 芬兰于维斯库拉大学加速器实验室的研究人员对放射性镧同位素的原子质量进行了高度精确的测量，并揭示了它们核结合能中一个有趣的特征。这个发现对于增强我们对宇宙中如何形成比铁更重元素的理解至关重要，并引发了新的研究，旨在揭示导致这种意外结合能变化的基本核结构。 富中子的放射性核的核结合能在与宇宙中重元素起源相关的计算中发挥了关键作用。最近，芬兰于维斯库拉大学的加速器实验室成功地利用在线离子引导同位素分离（IGISOL）设施生产了放射性富中子镧同位素。这些同位素的寿命短，导致它们难以研究。 “利用高度敏感的相位成像离子回旋共振技术，我们在使用JYFLTRAP潘宁阱质谱仪测定六个镧同位素的质量时达到了非常高的精度。这包括对两种最特殊同位素——镧-152和镧-153的首次测量，”参与研究的于维斯库拉大学教授Anu Kankainen表示，她在ERC…