能在室溫條件下的塑料磁鐵
英國達勒姆的大學科學家發明了世界上第一種塑料磁鐵,引人注目的是它能在室溫條件下“工作”。
目前世界上研製塑料磁鐵的科學家小組至少有幾十個,但是獲得的塑料磁鐵都存在缺陷或是隻能在超低溫度下工作;或是磁性太弱。
而塑料磁鐵一目研究成功則可以應用於日常生活,比如可以用來包覆計算機硬盤,提高硬盤的工作效率。
達勒姆大學的納維德·茲埃季博士及其同事研製成一種含有兩種成分的新型聚合物:類似導電金屬的PANi和形成帶電粒子的TCNQ(一種有機半導體)。
普通磁場由單個原子或分子的相同取向磁矩產生,而英國科學家在自己的聚合物中使遊離基達到同樣效果。最初在新材料中產生的磁場也很弱,但研究人員經過3個月的攻關終於研製成新型塑料磁鐵。
雖然新型塑料磁鐵與普通金屬磁鐵相比磁性仍較弱,但是科學家相信,能進一步改善新型磁鐵的特性,這個目的估計需要花費一年的時間即可實現。
世界上最小的微型潛水艇
澳大利亞堪培拉國立大學信息科學和工程研究學院係統工程係日前開發出世界上最小的自動潛水器,其將被廣泛應用於搜尋失事船隻殘骸、探索海洋礦藏乃至搜救工作等領域。
這艘名為“塞拉菲娜”的微型潛水艇長度為40厘米,配有5個推進器,塑料外殼布滿可充電電池和電路係統。它的水下航行速度為1米/秒,相當於人類快速行走的速度。另外,它還可以徘徊、傾斜,如果發生側翻能自動糾正。
最重要的是,“塞拉菲娜”的造價相對較低,每艘基本配置約為1000澳元。水下探索和航行沒備通常都非常昂貴,因此僅限於軍用或特殊任務。深海也因此成為是世界上最後未被勘查的領域之一,而像“塞拉菲娜”這樣小巧、多功能的潛艇是一個重大進步,它將使水下探索工作的價格更令人容易接受和更有效率。目前他們以合理的成本開發出世界最小的自動潛水器,從而提供了一個富有潛力的平台,使之能夠提供關於海洋及水下的有價值的新數據。
“塞拉菲娜”被設計成自動的潛水艇,它能接受預設的程序,並堅固得可以從一條船的側麵被拋出,而不需要起重機和發射係統,從而打破了水下探索工具隻能在好天氣下工作的限製。該研發小組的目標是使該潛艇能夠在3000~5000米水深行駛,並靈活地攜帶多種用於水下探索和海洋監測的傳感器。
目前,一些從事尋找沉沒貨物和船隻的航運和救撈企業已對“塞拉菲娜”表現出濃厚的興趣,這項技術還有許多其他潛在的應用價值,如檢查水下電纜、尋找失事飛機,以及搜索海底礦藏和進行海洋洋流與溫度的監測等。
微型原子鍾
美國國家標準與技術研究院日前公開展示了新研製的微型原子鍾。該原子鍾計時精確,可用於便攜式無線通信裝置,有助於保障通訊的安全性,以及加強導航定位係統的精確度。
這種微型原子鍾的體積僅為普通原子鍾的1%,其內部運轉部分小如米粒,所需電能甚至低於七萬五千分之一瓦,可以以電池為動力。
新型原子鍾的基本原理與NIST-F1噴泉式銫原子鍾等其他原子鍾相同,也是以銫原子每秒92億次的天然震動頻率計時,但采取了獨特的設計。
有關方麵認為,這種新型原子鍾可用於以電池為動力的便攜式無線通信裝置及導航定位係統。
它安裝在無線通訊裝置中,可改善網絡的同步性和頻道選擇,有助於增強通訊安全性和抗幹擾能力。
在全球定位係統接收器上安裝微型計時器後,能改善諸如商用和軍用車輛及緊急反應網絡使用的衛星導航係統的精確性。
吸收汽車尾氣的新材料
日本東京大學的科學家利用一種結構類似於瑞士奶酪的晶體研發出吸收汽車排放尾氣的材料SSZ-33,在汽車發動後,用於在空氣淨化器預熱時吸收汙染物氣體。
汽車排放碳氫化合物是一直是一個嚴重問題。碳氫化合物同空氣中的汙染物發生反應,生成煙和臭氧,容易導致哮喘和呼吸道疾病。
通常汽車上安裝催化式排氣淨化器,可燃燒大多數排放氣體中未反應的碳氫化物燃料,生成二氧化碳。但是其中最大的問題在於,在發動機運轉後、催化式排氣淨化器預熱時,怎樣防止碳氫化合物汙染環境。
汽車排放到大氣中的碳氫化合物中,80%以上是在催化式排氣淨化器預熱階段1~2分鍾時排出的。所以在催化式排氣淨化器達到工作溫度之前,需要用一種方法吸收多餘的碳氫化合物。
SSZ-33材料是一種沸石晶體,由矽、鋁和氧組成,微觀形態很像瑞士奶酪,可以有效吸收碳氫化合物。
沸石的各個原子聯結成環,形成立體結構,布滿了小孔和通道。這些通道可就像海綿的小孔可以裝滿水一樣,容納大量氣體。
此前已有研究發現沸石可吸收汽車的排放的碳氫化合物,那是一種叫做β沸石的材料。但是潮濕高溫的環境會破壞β沸石的小孔結構,因此失去對碳氫化合物的吸收能力。研究人員發現,SSZ-33沸石比β沸石多吸收30%的碳氫化合物,而且當溫度高達800℃時依然可以吸收有害氣體。
“超級地球”
歐洲天文學家日前宣布,他們首次在太陽係外發現了類似地球的岩石行星。這顆被稱為“超級地球”的行星,再次激起人們搜尋太陽係外生命的熱情。
這顆行星是迄今為止在太陽係外發現的120多顆行星中質量最小的一個,據推算質量相當於地球的14倍。它圍繞一顆名為“muArae”的恒星運行,公轉一周的時間隻相當於地球上的9天半。這顆恒星與太陽類似,處在距離地球大約50光年的天壇星座中,人們憑肉眼便能觀測到。
由於這顆行星是迄今發現的圍繞在日恒星運行的質量最小的行星,因此“muArae”作為一個行星係統非常令人興奮。
按照天文學家的看法,生命要想在地球之外的其他星球上生存,那麼這個星球極有可能擁有同地球類似的固體表麵。但迄今為止,在太陽係外發現的行星基本都是氣體行星,並不適合生命棲息,而且比地球平均都要重上百倍。初步分析顯示,新發現的“超級地球”很可能與地球、火星、金星和水星類似,是一顆由固體岩石構成的行星。它的外部有大氣層包裹,大氣質量約為行星質量的十分之一。
此前天文學家們對於能否在太陽係外發現岩石行星沒有絲毫把握,“超級地球”的發現為“太陽係外存在岩石行星”提供了證據,這對於那些認為生命可能存在於地球之外的人來說,“應該是一個好消息”。
由於新發現的“超級地球”與其圍繞的恒星的距離不到太陽與地球距離的1/10%,因此其溫度可能極高,而按照現有理論,適合的溫度是孕育生命的液態水存在的必要條件之一。“超級地球”的發現清楚表明,在太陽係外尋找到新的真正類似地球的行星,也許隻是時間的問題。
利用核能製氫的新方法
美國能源部國家實驗室和一家陶瓷公司的科研人員宣布,他們已開發出一種更經濟、更節能的利用核能製氫的新方法。該方法將為解決目前美國倡導的“氫經濟”計劃中的關鍵技術問題提供幫助。
製氫新方法的主要原理在於:對高溫水進行通電裂解,當水分子裂解時,再用特定的陶瓷過濾器將水中的氫氧元素分離,從而製得氫。有關試驗表明,這樣製備的氫其能源使用效率可達50%。
現在新方法實施的關鍵在於建造一個能夠加熱核組件中冷卻介質的反應器,或稱為高溫氣冷核反應器。借助這樣的核反應器,可使其中惰性保護氣體——氮氣的溫度達到1000攝氏度。這種高溫氣體將用於兩個方麵:一是由被分離的水帶出熱量,以驅動汽輪機發電;二是將水加熱到800攝氏度,以實現用上述高溫水電解製氫的目的。
研究人員為此計劃設定的核反應器可產生300兆瓦的電能,每秒鍾可生產2.5千克的氫。如果將該反應器製得的氫用於氫燃料電池車輛,每天可節省4萬加侖的汽油。
而且與常規製氫技術相比,用新方法製備等量的氫需要的能耗更少,成本更低,並可解決“氫經濟”計劃中大規模製氫及氫的存儲與運輸等關鍵技術問題,還不會產生二氧化碳和一氧化氮等廢氣有利於環境保護。不過,用這種新技術製氫,需要建造新的大型核反應器,其建造與推廣成本還有很多不確定因素。
快速充電的蓄電裝置
日本三井物產公司和歐姆龍公司出資成立的動力係統公司開發出一種新型蓄電裝置,隻需充電1分鍾,就可使手提電腦持續運行1小時以上。
筆記本電腦的優勢在於其移動性,無論是3公斤以上的全內置型產品,還是1.5公斤以下的真超便攜筆記本,由於提供了電池模塊,所以它們可在脫離外接供電的情況下繼續工作,是移動辦公的必備武器。電池在筆記本電腦中占有舉足輕重的地位。
這種蓄電裝置寬19厘米,長20厘米,厚10厘米。研究人員用目前在市場銷售的小型手提電腦進行試驗,發現充電1分鍾後,該裝置即可供電腦連續運行1小時20分鍾。
目前這種蓄電裝置需進一步小型化,如果體積縮小到與現在手提電腦使用的鋰電池相當,就可以安裝在手提電腦內部,取代鋰電池。鋰電池的缺點是充電時間長,一般需要1小時以上。研究人員計劃與電器製造廠家合作,在3年內把這種快速充電的蓄電裝置推向市場。
日本很多公司正在大力開發用於筆記本電腦的電池新技術。不久前,卡西歐計算機公司開發成功一種世界最小的供筆記本電腦用,燃料電池的,大小和現在使用的鋰電池差不多,但電容量卻是鋰電池的4倍。這是該公司為了滿足汽車和家庭需要而開發的固體高分子型燃料電池的一種,用改質器從沼氣中提取氫送入燃料電池,改質品隻有500日元的硬幣一樣大,電池本身長20厘米,寬和高均為幾厘米,用於一般的筆記本電腦可連續驅動8到16個小時。
沼氣不經提取就可使用的燃料電池目前正在研製中,但由於處理液體沼氣需要泵,所以這種燃料電池體積較大,用改質器提取氫製成燃料電池,可以使燃料電池體積變小,但容易產生高溫發熱現象,研究人員經反複研究和試驗,克服了這種缺點。卡西歐公司計劃到2007年把產品推向市場。
新生星係
美國的“星係演化探測器”已經觀測到了宇宙中數十個誕生不久的大型年輕星係。
這些星係在形成的過程中放射出了大量紫外線,因此被“星係演化探測器”發現。
美國宇航局專家認為,新發現的星係現在可能已發展成熟,而年輕星係的出現意味著宇宙中的某些地方仍在產生新的星係。
相信“宇宙大爆炸”理論的科學家認為,星係形成的高峰時段開始於宇宙大爆炸發生後數十億年。
科學家們一直在尋找宇宙中的新生星係,以便更好地理解銀河係的形成過程。但以前觀測到的星係距地球都很遠,因而很難進行深入研究。
“星係演化探測器”觀測到的這些新生星係與地球的最近距離可能隻有10億光年,這比以前發現的所有新生星係與地球間的距離都近。
“星係演化探測器”於2003年4月升空進入環地球軌道,其探測使命期限為28個月。星係演化探測器對跨越宇宙曆史100億年的數百萬個星係進行了觀測。
太陽係外最小行星
美國賓夕法尼亞大學和加利福尼亞理工學院天文學家阿列克斯·沃爾茲森和馬采伊·科納茨基博士宣布在太陽係外發現已知行星中最小的一顆行星,正好位於沃爾茲博士1992年發現第一顆外行星附近的恒星旁邊。
令人難以置信的是,在沃爾茲森和科納茨基博士研究的係統中心有一顆中子星即脈衝星,其編號為PSRB1257+12,位於室女星座。脈衝星是新星爆發之後的超密實殘餘,天文學家認為,在脈衝星所在處有一顆在1500年前爆發的巨大恒星,如果確是這樣,則在該恒星周圍就會存在有行星。
該係統在比例上很像縮小的太陽係:圍繞脈衝星旋轉的頭3顆行星彼此間分布距離幾乎相等,就像太陽係中頭3顆行星(水星、金星和地球)分布一樣。隨後第4顆行星位於比第3顆行星遠6倍的地方,其質量比冥王星小5倍。不過,其餘行星的大小是以更小的固體行星確定相互關係,而不是氣體龐然大物。
現在天文學家直接利用光學儀器隻能發現最巨大的行星,首當其衝就是氣體龐然大物,較小的行星隻能通過計算它們對恒星的引力作用這種間接方法來發現。其實,對於普通恒星來說這也是一個非常困難的過程,而脈衝星比恒星稍微簡單些,問題在於脈衝星會輻射高頻穩定無線電脈衝,因此能成功發現脈衝星的振蕩,振蕩的原因就在於其擁有小行星大小的天體。
在中子星軌道上存在行星這一事實一方麵說明,擁有相當地球質量的行星的誕生與氣體龐然大物相比是經常的,天文學家估計,在中子星軌道上分布有不少於5%最接近我們太陽狀恒星。另一方麵,沃爾茲森博士認為,這也說明,要形成行星必需一些特殊條件,而在這種情況下誕生這些行星是極罕見的現象。例如天文學家收集的大量資料表明,在太陽係形成的過程中附近的超新星爆發起有重要作用,未來的研究將會證明其正確與否。
移動最慢的星係
美國的科學家已經發現了“移動”最慢的星係。這個被命名為M33的星係,位於仙女星座,遠離地球240萬光年,圍繞另一星係轉動。科學家使用了美國的“很長基線天文望遠鏡係列”經過2年半的長期觀測,才發現M33星係。它的“移動速度”很慢,在一年時間內才轉動了千分之八度。這一速度相當於一個在火星表麵上爬行的蝸牛的速度的1/100。
對該星係所測量的“移動速度”隻是天文學家所觀測到的該星係在星空平麵移動的速度,也稱為“橫向速度”,並不是星係實際的速度。星係距離地球越遠,它的“橫向速度”也就越小,因此測量難度極大。這一結果是科學家第一次對遠離銀河係的星係得到“橫向速度”的數據。
“很長基線天文望遠鏡係列”由10個鏡頭直徑為25米的射電天文望遠鏡組成,這些望遠鏡分布在從夏威夷經過美國本土到加勒比海地區的廣大地區,它們整體組合起來形成的分辨度很高,以至於人們能夠看清遠在幾千公裏外的一張報紙。正是由於具有這樣高的分辨度,科學家才能發現移動速度如此之慢的M33星係。到目前為止“很長基線天文望遠鏡係列”是唯一的能進行這樣測量的天文望遠鏡。
中子星表麵的旋轉熱斑
歐洲XMM-NewtonX射線太空望遠鏡首次在3顆孤立的中子星表麵上發現旋轉的熱斑,這3顆中子星(PSRB0656-14、PSRB1055-52和Geminga)距地球分別為800、2000和500光年,照片所示的是其中一顆中子星——Geminga。上述3顆中子星原先都是著名的X射線和伽馬射線強烈輻射體。
眾所周知,中子星是非常小的超密實天體,主要由中子組成。中子星是在超新星爆發之後形成的,爆發恒星外層向周圍太空噴濺,而殘餘的核心會壓縮成一個直徑為幾十千米的小球。中子星的自轉非常快,在中子星誕生時具有非常高的溫度,隨後中子星表麵溫度逐漸降低,經過10萬年後其溫度不會超過100萬度。
理論上,天體物理學家早已認為存在有某種物理機理——中子星發出的電磁能量在某些地方可以像漏鬥一樣集中返回恒星表麵,這些區域在吸入能量,或是“熱斑”會再次被加熱,這些區域表麵的溫度會變得比其他表麵溫度高得多。但是上述現象僅是理論層麵的,此前從沒有實際直接觀察到過,因此XMM-NewtonX射線太空望遠鏡的發現在中子星“熱地理學”上引發了一場革命。