編輯＼鄒文靜

新型彩色涂料助建筑物冬暖夏涼

美國斯坦福大學(xué)科學(xué)家發(fā)明了一種新型涂料，可使房屋和其他建筑在夏天保持涼爽，冬天保持溫暖，從而顯著減少能源使用，降低溫室氣體排放。

研究作者指出，目前的低輻射率涂料通常呈金屬銀或者灰色，由于不夠美觀而限制了其使用。新發(fā)明的涂料擁有分開使用的兩層：鋁片的紅外反射底層，以及用各種顏色的無機(jī)納米顆粒制成的超薄紅外透明上層。

測(cè)試顯示，在人工寒冷環(huán)境實(shí)驗(yàn)中，新涂料將用于加熱的能量減少了約36%；在人工暖環(huán)境中，將冷卻所需能量減少了近21%。該涂料兩層都防水，可應(yīng)用于潮濕環(huán)境。用濕布或水沖洗即可清潔涂料表面。此外，在高溫（80℃）、低溫（-196℃）以及高酸性等環(huán)境中連續(xù)暴露一周后，涂料的性能和美觀性也絲毫無損。

為了隔熱，新涂料可涂于外墻和屋頂。大部分紅外光會(huì)穿過其顏色層，被下層反射，然后以光的形式返回，而不會(huì)被建筑材料作為熱量吸收。為了將熱量保持在室內(nèi)，涂料也可涂于內(nèi)墻，下層會(huì)再次反射紅外光，在空間中傳遞能量。

這種涂料還可應(yīng)用于建筑以外的地方，例如可涂覆用于冷藏運(yùn)輸?shù)目ㄜ嚭突疖囓噹?，大幅減少冷藏成本在運(yùn)輸預(yù)算中的占比。

（來源：《科技日?qǐng)?bào)》）

新技術(shù)顯著縮短食品細(xì)菌檢測(cè)時(shí)間

日本大阪市立大學(xué)的研究人員最近開發(fā)出一種新技術(shù)，可使用水溶性四唑鹽，通過電化學(xué)快速準(zhǔn)確地確定食品中的活細(xì)菌數(shù)量。

快速檢測(cè)技術(shù)一直是食品安全研究領(lǐng)域追求的目標(biāo)之一。確保食品不受污染的一項(xiàng)最重要的評(píng)估指標(biāo)就是活細(xì)菌的數(shù)量。然而，傳統(tǒng)測(cè)量方法需要長達(dá)2天時(shí)間才能得出結(jié)果，而且這些結(jié)果只有在食品從工廠發(fā)貨后才能獲得，這可能會(huì)導(dǎo)致致命的后果，如果未檢測(cè)出活細(xì)菌，則食品安全問題堪憂。因此，必須有一種檢測(cè)方法來加快發(fā)貨前識(shí)別細(xì)菌污染的過程。

現(xiàn)在，研究人員已經(jīng)成功地將檢查時(shí)間從2 天大幅減少到大約1 小時(shí)。使用這種方法，他們可以快速測(cè)量活細(xì)菌的數(shù)量，能在食品出廠前確認(rèn)它們的安全性，并防止食物中毒。這種方法不需要復(fù)雜的操作或昂貴的設(shè)備。下一步，研究人員將繼續(xù)優(yōu)化測(cè)量條件，并期待將這項(xiàng)技術(shù)與便攜式傳感器相結(jié)合以擴(kuò)大應(yīng)用。

（來源：《科技日?qǐng)?bào)》）

植入光纖傳感器為電池做“體檢”

手機(jī)、筆記本電腦、電動(dòng)自行車、電動(dòng)汽車中都有一個(gè)關(guān)鍵部件——鋰離子電池。然而，鋰離子電池常常會(huì)發(fā)生爆炸，也就是熱失控，這是威脅電池安全的“癌癥”，是制約電動(dòng)汽車與新型儲(chǔ)能規(guī)?；l(fā)展的瓶頸。

如何科學(xué)、及時(shí)、準(zhǔn)確地預(yù)判電池安全隱患，是當(dāng)前電池安全領(lǐng)域的國際性科學(xué)難題。為攻克這一難題，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授孫金華、研究員王青松團(tuán)隊(duì)與暨南大學(xué)教授郭團(tuán)團(tuán)隊(duì)研制出一款可植入電池內(nèi)部的高精度光纖傳感器。這款高精度光纖傳感器可以在1000 攝氏度的高溫、高壓環(huán)境下正常工作，同步測(cè)量出電池?zé)崾Э厝^程內(nèi)部溫度和壓力，為快速切斷電池?zé)崾Э劓準(zhǔn)椒磻?yīng)提供預(yù)警手段。

將光纖植入電池，并非王青松等人首創(chuàng)。因光纖傳感器具備體積小、重量輕、耐受高溫高壓、耐受電解液腐蝕等優(yōu)勢(shì)，前人曾將其植入電池。但他們主要測(cè)量的是電池循環(huán)過程中的內(nèi)部參數(shù)，從未涉足電池?zé)崾Э乇O(jiān)測(cè)領(lǐng)域。于是，王青松等人想將光纖植入電池內(nèi)部，以監(jiān)測(cè)電池?zé)崾Э剡^程，并探索電池內(nèi)部參數(shù)能否為電池?zé)崾Э仡A(yù)警提供新思路。

研究思路有了，做起來卻非常難，因?yàn)楝F(xiàn)有的大多數(shù)光纖傳感器無法在熱失控過程中“幸存”。電池?zé)崾Э剡^程中，內(nèi)部壓力高達(dá)2MPa、溫度高達(dá)500至800 攝氏度，在這種高溫高壓的沖擊下，光纖信號(hào)會(huì)中斷，無法測(cè)得電池內(nèi)部溫度和壓力數(shù)據(jù)。研究的關(guān)鍵是開發(fā)一款“健壯”的光纖傳感器。他們多次改進(jìn)光纖結(jié)構(gòu)，開展熱失控實(shí)驗(yàn)，反復(fù)修改和驗(yàn)證，最終通過對(duì)光纖進(jìn)行套管保護(hù)，在保證內(nèi)部信號(hào)傳輸?shù)耐瑫r(shí)解決了光纖容易斷的難題。這款高精度光纖傳感器總長度12 毫米、直徑125 微米，能夠植入商業(yè)18650 電池，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電池?zé)崾Э仄陂g的內(nèi)部溫度和壓力影響。

值得一提的是，該研究通過解析壓力和溫度變化速率，首次發(fā)現(xiàn)溫度和壓力變化速率的轉(zhuǎn)變點(diǎn)可作為電池?zé)崾Э卦缙陬A(yù)警區(qū)間。該發(fā)現(xiàn)適用于不同電量的電池，能夠在電池內(nèi)部發(fā)生“不可逆反應(yīng)”之前發(fā)出預(yù)警信號(hào)，保證了電池后續(xù)的安全使用。

（來源：《中國科學(xué)報(bào)》）

擠壓絲瓜絡(luò)可為LED 供電

美國發(fā)表了一項(xiàng)研究成果——擠壓絲瓜絡(luò)可以產(chǎn)生足夠的電力為LED 供電。研究人員表示，絲瓜果實(shí)晾干后得到的海綿具有多孔的外殼，通過擠壓可為小型設(shè)備提供綠色廉價(jià)的電源。

許多電絕緣材料在變形時(shí)可以產(chǎn)生電荷，這種現(xiàn)象叫作壓電，但該電荷通常很小。北京大學(xué)教授王建祥和同事研究了廚房或淋浴間中經(jīng)常使用的絲瓜絡(luò)材料能否達(dá)到更好的效果。他們對(duì)干燥的絲瓜絡(luò)進(jìn)行了化學(xué)處理，去除了構(gòu)成海綿結(jié)構(gòu)的木質(zhì)素和半纖維素，只留下纖維素晶體形式。當(dāng)一塊6 毫米厚的絲瓜海綿被手壓扁時(shí)，會(huì)產(chǎn)生8 納安的電流。當(dāng)把它放入一個(gè)帶有電容器的電路中，這個(gè)電容器能儲(chǔ)存擠壓海綿產(chǎn)生的許多能量，短暫地為6 個(gè)發(fā)光二極管（LED）燈供電。

王建祥說，絲瓜海綿可能為一系列設(shè)備提供一種環(huán)保且經(jīng)濟(jì)的小型電源，這種天然材料最終還能啟發(fā)業(yè)界研發(fā)更容易生產(chǎn)的人工替代品?！耙虢o手機(jī)充電，我們需要一塊更大的絲瓜絡(luò)，這在目前來看不太實(shí)用?！蓖踅ㄏ檎f，“但如果有人能通過模仿絲瓜絡(luò)的微觀結(jié)構(gòu)、化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)來制造人造絲瓜絡(luò)，也許可以產(chǎn)生更多電量，并可能激發(fā)出其他設(shè)計(jì)思路?！?/p>

（來源：《中國科學(xué)報(bào)》）