美國和德國的研究人員聯手設計出先進的高能量融合激光器，這些激光器能夠在未來的電廠中不間斷地持續運行。來自加州勞倫斯利佛摩國家實驗室（LLNL）和德國亞琛的弗勞恩霍夫激光技術研究所（Fraunhofer ILT）科學家啟動了一個旨在將激光驅動的融合從實驗室研究轉移到電廠應用的項目，名為 ICONIC-FL（International Cooperation on Next-gen Inertial Confinement Fusion Lasers）。該計劃的目標是解決融合技術的一大挑戰，即將激光從一次性發射轉變為可靠的持續運行。

兩個團隊通過結合他們的激光模擬模型，旨在開發出能夠點燃融合並在 24/7 電廠中高效運行的高能激光器。這使得精確的性能預測對於項目的成功至關重要。工程師們針對在國家點火設施（NIF）中加熱氘-氚（D-T）燃料至超過 1 億度的等離子體物理條件進行了研究，並將其壓縮至高強度。這些條件觸發了自持的融合反應，釋放出超過激光傳遞至目標的能量。

然而，一次點火發射對於電廠而言並不足夠，因為一個電廠大約需要每秒進行 15 次發射。根據科學家的說法，這種重複性需求需要高效的二極體泵浦固態激光器（DPSSLs），這些激光器能夠在每秒內發射數十次。在國家點火設施建設期間，現場特設了一條生產線專門用於製造激光玻璃板。

為了解決這一問題，團隊利用先進的計算機模擬設計激光系統，然後再進行昂貴的硬件建設。他們詳細模擬高能激光放大階段，以支持後續的設計工作。激光放大器是挑戰中的主要組成部分，這些部件將微小的初始脈衝增強至融合所需的巨大能量水平。它們通過激光玻璃或晶體板的堆疊轉移數百萬焦耳的能量。

在持續使用過程中，放大器板會受到強烈的光學壓力和熱量的影響，這會導致變形，從而降低性能或損壞部件。激光介質是大型的玻璃或晶體板，尺寸可達約 16 x 16 英寸，必須用透明液體進行冷卻以承受負載。

在 ICONIC-FL 項目中，兩個團隊將結合他們的模擬工具，以創建更詳細、現實的模型。他們將比較和驗證應用於相同激光設計的不同模型所得到的結果，而不共享代碼。Fraunhofer ILT 項目經理約翰內斯·維滕堡（Johannes Weitenberg）在新聞稿中指出，這不是關於合併模擬模型，而是彼此學習並雙重檢查我們的結果。

這種新方法能夠顯著加快電廠用激光的開發，避免在這個價值數十億的過程中出現成本高昂的失誤。勞倫斯利佛摩國家實驗室的融合研究負責人塔米·馬（Tammy Ma）表示，從基礎研究到電廠開發的過渡需要快速且穩健的新激光系統的發展。Fraunhofer ILT 在二極體泵浦激光器的工業化規模方面的專業知識對於加速其慣性融合能源計劃至關重要。

Fraunhofer-Gesellschaft 研究與轉移執行副總裁康斯坦丁·哈夫納（Constantin Häfner）指出，這十年對於融合技術至關重要，新的精確工程激光架構是必不可少的。他強調，為了讓慣性融合達到其全部潛力，需要開發出完美無瑕的新激光架構。

丹佛一個重建項目將長期以來困擾基礎設施的問題轉變為清潔能源的勝利。在這個靠近河流的大型活動與教育中心建設過程中，規劃者面臨著兩條直徑約 6 英尺的現有污水管道，因為污水在排放前需要釋放熱量，因此無法將其埋藏。工程師們選擇不隱藏這個問題，而是將其納入設計中。最終的成果是一個系統，現在為國家西部中心的主要部分提供供暖和制冷，展示了隱藏在明處的能源如何為現代建築提供動力。

這個解決方案現在為國家西部中心的教室、馬術中心以及獸醫醫院提供服務。從污水中捕獲的熱量滿足了該地點大部分的供暖和制冷需求。只有在極端的高溫或低溫情況下，冷卻塔和鍋爐才會介入以支持系統。專家表示，污水是一種被忽視的能源資源，因為它的溫度全年保持在約 70°F（約 21°C）。這種穩定性使其相比依賴天氣的可再生能源更具可靠性。

這類系統目前已在包括加利福尼亞州、華盛頓州、科羅拉多州和紐約州在內的幾個州運行，並且在加拿大的部分地區也有應用。這項技術在轉移熱量的過程中不會將污水與清水混合，因此不存在氣味問題。SHARC Energy的東部區域經理亞倫·米勒（Aaron Miller）表示，污水是可持續能源的最後邊界。他補充道，即使在當前環境中，環保的東西並不真正受歡迎，但我們可以向業主推銷這項技術所帶來的財務利益。

丹佛這個地點之所以特別適合，是因為它位於低洼的工業區，靠近主要的污水管道。這種接近性減少了安裝的複雜性並提高了效率。該中心的首席執行官布拉德·布坎南（Brad Buchanan）表示，這類地點在每一個城市都有。他指出，地球上的每個城市都有類似的地方，這實際上是一種價值，是其他城市所沒有的優勢。

開發商還受益於城市中已經存在的污水管道。使用這些管道可以避免大規模的新建設，從而降低成本和干擾，同時減少傳統供暖和制冷所產生的排放。

該系統的運作過程始於從廁所、淋浴和水槽流出的污水經過標準污水管道進入一個儲存箱。重固體被去除，剩餘的液體通過一個由金屬板製成的密閉熱交換器。污水中的熱量被轉移到一個獨立的清水循環中，兩者不會接觸。加熱或冷卻後的清水再送至熱泵。熱泵調整室內溫度，並可加熱飲用水。提取熱量後，污水返回污水系統並繼續流向處理廠。整個過程中只需電力來運行泵和熱交換器，消耗的能量遠低於傳統的鍋爐和冷卻設備。

根據美國能源部 2005 年的數據，每年約有 3,500 億千瓦時的熱水被沖入下水道。這類系統最適合用於集中式熱水系統的建築。米勒表示，公寓、洗衣店、洗車場和工廠都是理想的選擇。住宅建築通常需要 50 個或更多單元才能使系統實用。

據 AP News 報導，HEET董事會成員安妮亞·卡馬戈·科爾特斯（Ania Camargo Cortes）表示，利用現有管道是主要優勢。如果可以使用污水，將會產生巨大的節省，這是數十億千瓦時的可用資源。加拿大溫哥華的假溪社區能源設施大量依賴污水熱量。溫哥華市表示，預計到 2025 年，該設施 60% 的能源將來自污水回收。

科羅拉多州立大學的副教授亞倫·布朗（Aaron Brown）認為，隨著系統的低碳和簡單性，採用將會增長。他提到，為了脫碳，我們必須考慮一些創新的解決方案，而這是一種在工程技術上並不複雜但效果顯著的解決方案。公司也在這一領域擴大業務。Epic Cleantec最近在舊金山的一座高樓中安裝了系統。首席執行官亞倫·塔塔科夫斯基（Aaron Tartakovsky）表示，對污水回收的認知正在發生變化。他相信污水回收將會持續增長，因為這是我們尚未充分利用的資源。

2025 年，電動車（EV）市場迎來了新高峰，隨著動力系統、電池技術和製造工藝的持續進步，這個行業正經歷著顯著的變革。今年在電池化學、成本降低和車輛架構方面出現了許多重要的發展，這些進展旨在重新定義電動車的行駛距離、速度和效率。新推出的電動和混合動力車型可以在單次充電下行駛超過 800 英里，將實際駕駛範圍推向新的高峰。工程師們還報告了固態電池技術的可喜成果，強調其有潛力超越傳統鋰離子電池。新型電池工藝減少了能源消耗和工廠面積，而新型電動馬達的記錄功率密度為未來更輕、更高效的電動車平台鋪平了道路。在過去的一年中，Interesting Engineering（IE）報導了這些技術，以使讀者更接近這個迅速變化的世界。以下是 2025 年七個不容錯過的電動車故事。

日本公司推出的電動 SUV 配備 LFP 電池，行駛範圍達 807 英里。Mazda 的全電動 EZ-60 SUV 在 4 月底的上海車展上首次亮相，給人留下了深刻印象。該車型與中國汽車製造商長安汽車共同開發，提供兩種動力系統選擇。全電動版本搭載一臺後置 255 馬力（190 kW）的馬達，並配備 CATL 鋰鐵磷酸（LFP）電池，根據 CLTC 標準可提供最多 373 英里的行駛範圍。擴展範圍的變種則將相同的電動馬達與一臺 97 馬力的 1.5 升汽油發電機結合。其 31.73 kWh 的 LFP 電池支持最多 99 英里的電動駕駛，並提供超過 807 英里的總範圍，支持 800 伏的快充。

中國汽車製造商推出的新混合動力電動車，提供 935 英里的行駛範圍和 15 分鐘快充。9 月，浙江吉利控股集團發佈了全尺寸插電式混合動力 SUV（PHEV）吉利 Galaxy M9。這款長約 17 英尺的六座車輛提供六個配置，並可選擇標準駕駛輔助系統或先進的 G-Pilot H5 系統。該車型採用了吉利的 NordThor（雷神）AI 混合動力 2.0 動力系統，結合一臺最多可產生 219 馬力的 1.5 升渦輪增壓汽油發動機。Galaxy M9 的高配型提供最多 143 英里的純電行駛範圍，根據 CLTC 標準的總範圍約為 935 英里，3C 快充可在約 15 分鐘內充至 80% 的電量。

在電池技術方面，豐田在固態電池陽極材料方面取得突破，能量密度超越鋰電池。年初，與豐田汽車公司合作的研究團隊開發出一種全固態氟化物離子電池的新陽極材料。根據團隊的說法，這種新設計可能顯著提升電動車的行駛範圍。科學家們展示了氮化銅（Cu3N）提供約 550 毫安時每克（mAh/g）的可逆容量，這是典型鋰離子陽極的兩倍，且每體積的容量可高達三倍。應用於全固態氟化物離子電池時，該陽極的能量密度達到鋰電池的兩倍，潛在地將電動車的駕駛範圍從約 372 英里提高至 745 英里。

德國研究團隊在固態電動車電池方面創造了新的 600 Wh/kg 能量密度。10 月底，德國弗勞恩霍夫材料與束技術研究所的科學家們開發了一種新的固態鋰硫（Li-S）電池。這項研究是在德國資助的 AnSiLiS 項目和歐盟支持的 TALISSMAN 計劃下進行的。根據團隊的說法，這些電池設計旨在克服 Li-S 技術一直以來的穩定性和可擴展性挑戰。早期實驗室測試顯示，固態 Li-S 電池的特定能量密度可超過 600 瓦特時每公斤（Wh/kg），幾乎達到傳統鋰電池的兩倍。該技術主要用固體材料取代液體電解質，以抑制多硫化物的形成，並利用無溶劑的 DRYtraec 塗層工藝，降低生產能源使用達 30%。

9 月，電動車電池研究又取得了一項重大突破，實現單次充電行駛 500 英里。由韓國科學技術院（KAIST）和 LG 能源解決方案的聯合團隊領導的研究顯示，他們的鋰金屬電池技術使電動車能在單次充電下行駛約 500 英里，並支持最短 12 分鐘的充電。根據研究人員的說法，這一進展標誌著延長實際駕駛範圍的重要一步。該技術依賴於一種新開發的抑制液體電解質，能夠抑制鋰樹枝晶的形成，促進鋰在陽極上的均勻沉積，維持高能量密度，同時支持快速充電和長壽命，研究人員報告說耐久性超過 186,000 英里的駕駛。

美國的電動車電池突破有望將能源使用減半，縮小工廠面積。8 月間，美國能源部阿貢國家實驗室的研究人員以及橡樹嶺國家實驗室和凱斯西儲大學的同事們發表了一篇關於先進電極製造技術的綜合評論。科學家們得出結論，乾電極加工是近期商業化的最有前途的技術。與傳統使用有毒 NMP 和能耗高的乾燥爐的濕法加工不同，這項技術能無溶劑地生產電極薄膜。根據團隊的說法，這種方法可將製造能源使用減少至 46%，降低生產成本，為更便宜的電動車電池和電網規模的能源儲存提供了更清晰的路徑。

英國電動馬達制造商 YASA 在年末推出了一款新的原型輪內動力系統，創造了非官方的功率密度記錄。這套系統於 12 月 3 日宣佈，提供每個輪子超過 1,000 馬力的功率密度。其配備一臺重 28 磅的電動馬達，能產生高達 750 kW（約 1,005 馬力）的峰值功率，輸出超越目前的輪內馬達設計。結合一個重 33 磅的雙逆變器，該馬達持續輸出 350 至 400 kW（469 至 536 馬力），適合高性能和長時間駕駛。YASA 預計該系統可減輕電動車重達 1,102 磅。

未來的電動車行業仍將持續受到這些創新技術的影響，推動其向更高效、更環保的方向發展。

在 2025 年，風能技術的發展遠超過了漸進式升級，工程師們重新思考風力發電機的設計、位置，甚至外觀。從浮動的巨型風力發電機到創紀錄的海上機器，還有由人工智能驅動的微型風力發電機和激進的「風力發電牆」，開發者專注於解決長期存在的挑戰，包括成本、噪音、維護及在困難環境中的部署。這些突破展現了風能如何演變為更靈活、智能和去中心化的能源來源。以下是 2025 年七大風能創新故事。

首先，中國成功完成了其自家設計的浮動風力發電機 S1500 的首次飛行，這是全球首個兆瓦級的空中風力發電機。該系統由北京 SAWES 能源科技有限公司開發，經過嚴格測試，包括在沙漠中的全裝配和在強風中反覆部署。S1500 長約 60 米，像巨型齊柏林飛船一樣懸浮在空中，這是有史以來最大的空中風力發電機。與傳統風力發電機不同，它不需要塔架或深基礎，材料使用減少了 40%，電力成本降低約 30%，同時保持完全可移動，適用於沙漠、島嶼和礦區。

這款風力發電機採用導管設計，主要氣翼和環形翼內部安裝了 12 套渦輪發電機組，能捕捉穩定的高空風，通過繩索將電力傳送到地面。該系統建立在先前的 S500 和 S1000 原型基礎上，驗證了高空能量收集的可行性。

其次，德國研究人員開發了一款輕量化的小型風力發電機，能在非常低的風速下發電，這為去中心化的可再生能源開啟了新可能。該系統在風速僅為每秒 2.7 米的情況下就能開始旋轉，遠低於傳統小型風力發電機的門檻。利用先進的空氣動力學和纖維複合材料工程，該風力發電機能在以往被認為不適合風能的區域高效運行。

根據風洞測試，該風力發電機在高風速下可以達到每分鐘 450 次旋轉，產生 2,500 瓦的電力，這使其比類似系統的功率提高了約 83%，並達到了接近理論極限的 53% 效率。其中空的纖維複合材料轉子葉片比標準設計輕 35%，在強風中可以彎曲，自動減少旋轉以防止過載。

第三，格拉斯哥大學的研究人員在無葉風力發電方面取得了突破，利用先進的計算機模擬技術來確定未來無葉風力發電機的最有效設計。無葉風力發電機通過渦流引起的振動產生電力，細長的桿在風中擺動而非旋轉葉片。研究小組發現了一個明確的「甜蜜點」設計，平衡了功率輸出與結構強度，並提供了運行安靜、佔地面積小、維護需求低和對鳥類及其他野生動物更安全的重要優勢。

在設計中，最佳的桿高約 31 英寸，直徑 25 英寸，能在風速介於每小時 20 至 70 英里之間安全產生高達 460 瓦的電力，這是目前原型機輸出的四倍以上。研究人員認為，此方法可以將無葉風力發電機的規模擴展到 1 千瓦或更高，並受到包括 BMW 和 Aeromine Technologies 的試驗興趣的支持。

中國進一步朝著測試全球最大的 35 兆瓦海上風力發電機邁進，國有開發商中國華能集團發佈了一項建設招標，該項目將在營口建設，並包含為下一代海上風力發電機設計的基礎、重型起重平台和現場設施。該地點計劃的第一台風力發電機是與 5 兆瓦/10MWh 能量儲存系統配對的 26 兆瓦海上單元，這一記錄是由東方電氣的 26 兆瓦風力發電機安裝創造的，超越了之前由 Siemens Gamesa 和明陽所保持的記錄，凸顯了中國快速擴張的推進。

中國還組裝了全球最大的浮動海上風力發電機，這是一個 16 兆瓦的系統，其葉片掃掠的面積相當於七個足球場。該風力發電機在北海完成，將被拖至淺於 50 米的水域進行海上測試，然後連接至電網。所有主要部件，包括系統繩索、齒輪箱和壓載控制系統，均在國內設計和製造，突顯了中國在先進清潔能源技術方面的自立自強。

最後，義大利初創公司 GEVI Wind 獲得了 310 萬美元的種子資金，以加速其人工智能驅動的垂直微型風力發電機的生產，這些風力發電機能根據風況即時自我調整。該公司表示，這項投資將幫助其將技術從原型階段推進至歐洲的工業化生產。GEVI 的風力發電機使用專有的 AI 控制系統，每幾毫秒根據實時風數據調整葉片角度，年發電量可提升高達 60%，同時在強風中減少機械壓力達 80%。

這款風力發電機高約 3 米，葉片直徑約 5.4 米，能在風速低至每秒 2.4 米的情況下運行，輸出功率介於 3 至 5 千瓦。設計適用於屋頂、工業場地和微電網，並且在距離約 10 米的地方運行時噪音低於 38 分貝，維護需求極少，無需起重機即可安裝，非常適合城市及去中心化的能源系統。

一百二十二年前，即1902年，萊特兄弟在北卡羅來納州的基蒂霍克創造了歷史，首次成功進行受控、持續的動力飛行。上星期三，即12月17日，歷史再次被改寫，一組美國學生在這個歷史地點展示了自萊特兄弟創造以來的第一架飛機。這個團隊是第一飛行高中的航空課程畢業生，他們花了兩年時間建造這架飛機。這架飛機在12月17日揭幕，正好是萊特兄弟首次飛行的一百多年後的日子。

在殺 devil hills 超過100人聚集，包括萊特兄弟的曾曾外甥保羅·萊特-詹姆森，來慶祝萊特兄弟的首次飛行。保羅·萊特-詹姆森在當地新聞報導中表示，「這真的讓人感到溫馨，人們對這個項目如此認真，甚至親自來到這裡。我們已經來到基蒂霍克和殺 devil hills 數十年，因為我們沉浸在萊特兄弟的故事中。」

在萊特兄弟國家紀念館的建築物內，第一飛行高中的學生和畢業生們花了兩年時間建造這架飛機。該課程的航空教練、退休美國海軍准將喬伊·JT·廷奇表示，「這些年輕人今後可以自豪地說，他們在這個地方建造了自萊特兄弟以來的第一架飛機。這是一個非凡的過程，能夠見證並參與其中。」

儘管新飛機在上週揭幕，建造團隊計劃在2026年進行飛行。這架飛機的存在是對萊特兄弟遺產的見證。在揭幕儀式上，航空傳奇威廉·P·利爾也被納入第一飛行協會。利爾創立了Learjet公司，並在飛機導航用無線電接收器的製造中發揮了關鍵作用。萊特兄弟受到德國航空先驅奧托·李連塔爾的啟發，他是首位成功進行滑翔飛行的人。奧維爾·萊特是兄弟中首位駕駛他們發明的飛機的人，這完全是由於命運，因為兄弟倆通過擲硬幣決定誰可以飛行。

在 2025 年，各國軍隊競相重新定義戰爭的作戰方式，投入資金研發更智能的武器、加強彈藥儲備，並尋找打破長期以來的優勢，如隱身技術和海上優勢的新方法。從量子雷達的研發，旨在探測美國的隱形戰機，到模擬機械化攻擊台灣海灘的狼型機器人，這一年所取得的突破顯示了科幻與現實能力之間的界限正迅速模糊。

在海上，美國加強潛艦力量及印太物流，計劃在蘇比克灣建立一個龐大的武器中心，並推進設計用於隱蔽作戰的 20,800 噸哥倫比亞級彈道導彈潛艦，預計將隱藏至 2080 年代。在陸地上，高功率微波機器人和大規模彈藥生產承諾能夠應對無人機群並支持高強度戰鬥，這是上個世紀的工業基礎所未曾考慮過的。

美國計劃在菲律賓的蘇比克灣建立全球最大的武器製造和儲存中心，這一舉措將復甦冷戰期間的海軍重鎮，成為靠近中國的前線物流基地。這個新興的綜合體在美國和韓國的投資支持下，將促進大規模的彈藥生產和造船，加深美菲在馬可斯總統領導下的防禦夥伴關係，並顯示美國在該群島的軍事存在將更加持久。

美國海軍將以 USS Utah 為名，重振珍珠港的傳奇，這艘 10,200 噸的維吉尼亞級核潛艦將配備戰斧巡航導彈和先進傳感器，船員超過 130 名，強調美國在大國競爭中對海底優勢的重視。

美國防務公司 Epirus 和通用動力陸地系統發佈了 Leonidas 自主機器人，這是一款世界首款高功率微波武裝的無人地面車輛，設計用於在幾秒內摧毀敵方無人機群。這款 10 噸重的追踪機器人整合了 Epirus Leonidas 微波武器，能夠進行移動和軟件定義的多對一作戰，實現同時禁用多架無人機，同時減少附帶損害。

美國國防部授予通用動力電船公司一份數十億美元的合同，以推進哥倫比亞級彈道導彈潛艦的生產，這將成為美國海基核威懾的未來支柱。這些 20,800 噸的潛艦將是美國海軍建造的最大潛艦，每艘將配備三叉戟彈道導彈、壽命內核反應堆以及安靜的泵噴推進系統，旨在保持潛艦在巡邏期間的隱蔽性，直至 2080 年代。

俄羅斯推出了一款 3,400 磅重的第五代戰鬥機引擎，旨在提高推力、燃油效率和可靠性，以縮小與西方空軍的技術差距。該計劃旨在交付具備超巡航能力的發動機和更長的使用壽命，儘管西方分析人士指出，莫斯科的航空航天部門面臨制裁、資金壓力和生產限制。

中國人民解放軍東部戰區展示了四足狼型機器人在一次兩棲攻擊演練中，模擬對台灣的攻擊，由無人系統領導。這些 70 公斤重的四足機器人搭配 FPV 自殺無人機，清除鐵絲網和壕溝，顯示北京正推進智能海戰術，取代人海戰術，實現人機協作。

中國還宣布開始量產一款超低噪聲、四通道單光子探測器，這被媒體形容為下一代量子雷達的核心組件，能夠追踪美國的隱形戰機如 F-22 和 F-35。量子雷達的概念依賴於檢測從隱形飛機反射的光子的量子特性微小變化，這可能改善遠程探測的能力，同時降低功耗，並使發射器更難定位。

隨著這些技術的快速發展，未來的戰爭樣式將面臨前所未有的挑戰與機遇，國際軍事競爭也將進一步加劇。