海水電解有了新進展

氫氣是一種清潔能源，電解水制氫是最高效的制氫方法之一。目前比較成熟的電解水制氫需要淡水作為原料，但地球上的水資源中大約96%都是海水，那能不能用海水來制氫呢？

由于海水成分復雜，尤其是海水中的氯離子對電極陽極腐蝕嚴重，容易損壞設備，故長久以來無法滿足大規(guī)模工業(yè)化的要求。近期，中國科學院寧波材料技術與工程研究所團隊在海水電解方面有了新進展。

研究人員受“同電荷排斥”啟發(fā)，提出了“同離子排斥”的策略，通過在電極表面構(gòu)筑氯化銀層，對溶液中的氯離子產(chǎn)生排斥，從而對陽極進行保護。實驗表明，經(jīng)過處理的陽極可以有效排斥附近溶液中的自由氯離子，從而減輕氯離子對陽極的腐蝕作用，大大提高了陽極電解水的穩(wěn)定性，延長了電極的壽命。進一步對比實驗顯示，經(jīng)過處理的陽極在堿性海水中可以實現(xiàn)超過5000小時的穩(wěn)定工作。

這項研究解決了海水電解制氫技術中的重要問題，為商業(yè)化應用提供了新的可能性。這項研究成果于近日發(fā)表在《先進材料》期刊上。

用廢棄牛奶造肥料

在過去的幾十年里，全球?qū)εＤ痰男枨罅恐鹉暝黾?，與之相伴而來的是廢棄牛奶處理量的不斷攀升。據(jù)統(tǒng)計，2022年，全世界總共生產(chǎn)了約10億噸原奶，其中有六分之一被浪費。當前對廢棄牛奶的處理以直接傾倒為主，這可能會給生態(tài)系統(tǒng)帶來威脅，也是一種資源浪費。

近日，中國東華大學環(huán)境科學與工程學院的蔡冬清團隊研發(fā)出一種非生物工藝，可將廢牛奶轉(zhuǎn)化為農(nóng)業(yè)納米肥料。研究人員首先使用氫氧化鉀活化過硫酸鹽技術，將廢牛奶轉(zhuǎn)化為類黃腐酸和類腐殖酸，而后將該產(chǎn)物與凹凸棒石（一種礦物）混合，以獲得緩釋（緩慢非恒速釋放）的納米類黃腐酸肥料。

結(jié)果顯示，在盆土中添加這種納米肥料可顯著提高鷹嘴豆的產(chǎn)量，促進植物根系生長。該研究為廢棄牛奶的回收再利用提供了新的方向。

這一成果于近日發(fā)表在《自然·通訊》期刊上。

無需電池的水質(zhì)檢測機器人

水是生命之源。對環(huán)境水質(zhì)和病原體污染進行實時監(jiān)測，可以有效控制食源性疾病的擴散，保護公眾健康。近日，香港城市大學聯(lián)合北京航空航天大學、大連理工大學等設計出一種不用電池的小型無線軟體電磁游泳機器人（soft electromagnetic swimmer，SES），能在水環(huán)境中完成多種監(jiān)測任務。

SES長5.3厘米，寬3.2厘米，總重5.3克，整體呈水滴狀，通過射頻供電，其長約1.3厘米的“尾巴”可以靠共振上下擺動，驅(qū)動檢測系統(tǒng)運動。SES能實時檢測水質(zhì)和病毒污染，并把數(shù)據(jù)同步傳輸?shù)街悄苁謾C的用戶界面。該研究為就地檢測水質(zhì)提供了新方法。

相關論文于近日發(fā)表在《科學·進展》期刊上。

一種新型黏性水凝膠

修復受損身體組織的材料需要能夠緊密貼合組織，并適應不規(guī)則形狀，同時還要能夠促進細胞生長。傳統(tǒng)的治療方法，比如肉眼可見大小的補片等，其緊密貼合并適應受損組織不規(guī)則形狀的能力有限。近日，美國芝加哥大學的田博之、岳繼平團隊與美國伊利諾伊大學芝加哥分校的一個研究團隊合作，展示了一種會釋放藥物顆粒的水凝膠，有望用于一系列醫(yī)學診斷和治療，包括加速皮膚創(chuàng)傷修復、治療潰瘍性結(jié)腸炎，甚至促進心臟組織再生等。

這種水凝膠在人體組織等生物界面上會演變?yōu)獒尫潘幬锏念w粒，緊密貼合在待修復的受損組織表面，例如皮膚、腸道內(nèi)壁、心肌等，強化受損組織的黏合。這種材料的一大優(yōu)勢是能表現(xiàn)出多種形態(tài)，以各種形式應用于不同領域、適應不規(guī)則形狀。除了修復受損組織，這一材料還可以與易碎的生物電子元件組合，制成堅固的心電記錄裝置，增強薄膜生物電子器件的操控性。

這項研究于近期刊登在《自然·化學工程》期刊上。

欄目責編：韋 力