中國科學家近日發佈了一款全新超高溫熱泵，這款熱泵沒有運動部件，未來可能使陽光或工業廢熱能為全球一些最耗能的行業提供動力。這項創新熱泵由中國科學院 (CAS) 的研究團隊開發，該團隊由物理學家和技術物理與化學研究所的總經理羅爾倉博士領導。利用一種新型的熱聲斯特林熱泵，研究人員展示了一種將低品位熱源轉化為比傳統熱泵更高溫度的方式。

在實驗室測試中，該原型機在依賴 293 華氏度 (145 攝氏度) 的熱源驅動下，能夠提供 518 華氏度 (270 攝氏度) 的輸出溫度。這一成果超越了長期以來約 392 華氏度 (200 攝氏度) 的實際極限，這一極限限制了大多數工業熱泵技術數十年之久。

這款熱泵不同於傳統的蒸氣壓縮系統，沒有任何運動機械部件。它依賴熱聲學，即聲波與熱量之間的互動，來轉移熱能。該系統將熱量轉換為強烈的駐波聲，進而從低溫源向高溫源輸送能量。設計用於利用太陽熱能收集器、核反應堆熱或工業廢氣等中等熱源，這款熱泵能夠將浪費的熱能轉化為高品位熱能。

這一輸出適用於陶瓷、石油化工和冶金等工業過程，有望降低對化石燃料的依賴，尤其是在難以脫碳的行業中。根據報導，工業供熱約占中國總熱能消耗的 40%。國際能源署 (IEA) 表示，中國的技術選擇將對全球脫碳路徑產生重大影響。

目前，中國單獨損失的總能量中有 10% 至 27% 以廢熱形式流失。即使捕捉和升級其中的一小部分，也能顯著提高工業效率，減少碳排放。現階段，先進的吸收熱泵通常能提供約 212 華氏度 (100 攝氏度) 的溫度，而吸收熱變壓器則難以超過 392 華氏度 (200 攝氏度)。許多工業過程，如造紙、染色、釀造和製藥，需要的熱量介於 212 華氏度至 392 華氏度之間，而陶瓷、冶金和石油化工則通常需要的溫度在 392 華氏度以上，甚至可達 1,832 華氏度 (1,000 攝氏度)。

為了克服這一限制，團隊開發了一種熱聲熱泵，認為這將有助於縮小工業供熱中的溫度差距。羅博士及其同事相信，隨著材料和系統設計的進步，超高溫熱泵到 2040 年有可能提供高達 2,372 華氏度 (1,300 攝氏度) 的零碳熱量。在這樣的高溫下，根據中國科學院研究人員的說法，太陽能或核能熱有潛力用於支持目前依賴化石燃料的金屬精煉或化學生產等過程。

雖然大規模部署尚不會在短期內實現，但團隊相信這項技術最終將使工廠能夠回收自身的廢熱，或利用陽光為一些最難以脫碳的工業過程提供動力。此研究成果已發佈於《自然能源》、《應用物理快報》和《能源》等期刊。

美國陸軍最近成功進行了一次高超音速測試，以驗證新開發的雨場模擬器，這標誌著在極端飛行環境理解方面邁出了一步。這次測試於 12 月 11 日在氣動物理研究設施（ARF）進行，使用了陸軍最強大的輕氣體發射器系統之一，該系統能夠以高超音速發射大型彈丸。根據 ARF 的說法，這種新型模擬器旨在幫助模擬飛行器在高超音速下穿越雨場時的反應。ARF 的經理兼技術首席工程師 Zack Perrin 在聲明中表示，這個設施的規模相當於一艘航空母艦，內部擁有多種工程工具，稱為輕氣體發射器。

ARF 的使命是以經濟有效的方式提供先進的高超音速氣動數據、超高速撞擊物理數據和武器系統性能數據，以支持陸軍和國防部的工程工作。目前研究的一個主要目標是理解和模擬飛行器在高超音速下的雨場行為。根據美國陸軍的資料，其最大的系統為 254 毫米輕氣體發射器，是陸軍中最快的發射器，能以最高達 1.9 英里每秒（3 公里每秒）的速度發射約六英寸寬的彈丸。而直徑約 2.7 英寸的小型彈丸則可在超過 3.7 英里每秒（6 公里每秒）的速度下發射。

為了支持這個目標，該設施開發了一種人造雨場系統，能夠產生受控的水滴流。該系統使用裝滿水的水庫和精確對準的中空針頭，將水滴直接釋放到彈丸的飛行路徑中。這種設計是模塊化的，允許研究人員調整水滴的大小、間距以及彈丸在飛行過程中遇到的水滴流數量。這種靈活性使研究人員能夠詳細研究不同雨況對高超音速飛行器的影響。

最近對雨場模擬器的測試產生了高質量的數據，並證明了測試執行的可靠性。多次超高速射擊已成功完成，並計劃使用不同的彈丸和速度進行額外測試，以滿足多個研究客戶的需求。根據 ARF 的資料，12 月的測試是該項目的第三次測試，並且是首次使用非球形彈丸。結果預計將提高高超音速系統在實際天氣條件下的建模準確性。

該項目專注於在控制條件下捕獲高速度數據，以重現飛行過程中遇到的雨場。在前兩次實驗中，約有棒球大小的尼龍球以接近馬赫 8 的速度被發射，這些彈丸沿著 254 毫米的飛行路徑穿過多個人造雨場。這些早期測試的主要目標是評估和獲得對過去幾個月內開發的先進成像和光學診斷系統的實際經驗。

儘管面臨挑戰，這些測試成功評估了幾種高速度成像方法來收集實驗數據。每次測試都呈現獨特的條件，強化了在過程中適應性和解決問題的重要性。工作通常從了解客戶需求開始，這些需求因項目而異。接著，團隊設計實驗，這是決定測試成功的關鍵步驟。根據團隊的說法，一旦設計確定，注意力就會轉向建造和配置設置。這一階段涉及密集的實操工作和精確的實施。

在發射過程中，工作人員在厚混凝土屏障後保持安全，而發射本身發出的聲音較為柔和，而不是劇烈的爆炸聲。隨後，研究人員集中精力進行數據處理、清理設備，並為重複測試或轉向新配置做準備。通過增加可供武器系統設計師使用的實驗知識體，戰鬥人員能夠獲得更好的工程工具和可靠的信息。

BMW 集團於 12 月 15 日正式啟用其位於德國下巴伐利亞州 Salching 的新電池回收能力中心（CRCC），根據官方新聞稿所述。該中心是 BMW 集團與 Encory GmbH 的聯合項目，專注於擴大電動車電池電芯的創新直接回收過程。CRCC 的目標是回收電池電芯生產中的殘留材料，包括完整的電池電芯，並將珍貴的原材料直接返回生產過程中。

傳統的回收方法依賴於能量密集型的化學或熱處理。相比之下，BMW 的直接回收方法採用機械拆解，允許材料在不被分解為其元素成分的情況下重複使用。這一過程有助於節省能源並減少排放。BMW AG 電池生產部門的高級副總裁 Markus Fallböhmer 表示：「我們的直接回收過程使我們位於行業的前沿，這項技術對進一步優化電池電芯生產具有巨大的潛力。」

該能力中心將利用位於 Salching（Straubing-Bogen 區）的一個已有廠房。此外，該建築將包括約 2,100 平方米的生產區域和倉庫空間，並將提供辦公室、休息室及總面積少於 350 平方米的屋頂光伏系統。雖然能力中心將由 Encory GmbH 建設和運營，但回收方法的知識產權完全由 BMW 集團擁有。作為 BMW 集團與 Interzero 集團的合資企業，Encory 將開發和實施物流及諮詢解決方案，包括車輛零部件的回收、回收和翻新。兩個合作夥伴各持有該公司的 50% 股份，該能力中心預計將雇用約 20 名員工。

兩家公司強調在能力中心的建設和運營中使用本地合作夥伴。除了瑞士的一家公司外，所有承包商均位於德國，並且近一半的承包商位於離 Salching 62 英里（100 公里）以內的地區。這一地區性的重點旨在減少運輸距離並支持當地產業。

BMW 集團在慕尼黑、Pardorf 和 Salching 的電池電芯專業知識相結合，為下一代高壓電池開發及生產新電池電芯。最有前途的設計在 Pardorf 的電池製造能力中心（CMCC）進行擴大以便在試點生產線上進行測試。來自這一試點生產的任何多餘材料都送往位於 Salching 的新電池回收能力中心（CRCC）進行回收。回收的材料將用於電池電芯生產，保持運輸距離短，避免原材料浪費。這三個中心共同促進了資源高效流動的循環經濟。

BMW 將循環經濟視為其長期可持續性策略的關鍵支柱。通過儘可能長時間地保持原材料的使用，該公司旨在減少資源依賴和環境影響。CRCC 是邁向這一目標的又一步，確保電池生產廢料被重複使用以創造未來的電池電芯。

美國汽車製造商 Ford 於週一宣布將進軍電池儲能市場，以應對數據中心和電網基礎設施日益增長的需求。該公司計劃利用其在美國的電動車電池生產能力，為數據中心提供大型能源儲存系統。Ford 將把位於肯塔基州格蘭戴爾的工廠轉型為大型能源儲存系統的生產基地，從而創造一個新的收入來源，與汽車製造業務並行發展。這些電池儲存系統計劃於 2027 年開始出貨，Ford 計劃在這項計劃中建立每年 20GWh 的生產能力，並計劃在未來兩年內投入約 20 億美元來擴大這項業務。

根據官方消息，Ford 將改建其肯塔基州的工廠，生產超過 5 兆瓦時的先進電池儲能系統。這項計劃涉及數據中心、公用事業以及大型工業公司所使用的硬件，包括 LFP 棱柱電池、BESS 模組以及 20 英尺的直流容器系統。Ford 將力求在 18 個月內實現初始生產，依賴其在高規模製造上的經驗和獲得的電池技術授權。

這一舉措是繼上週 Ford、SK On、SK Battery America 和 BlueOval SK 之間達成的合資企業處置協議後的進一步行動。根據該協議，Ford 的子公司將獨立擁有並運營肯塔基州的電池工廠，而 SK On 則將完全擁有並運營田納西州的電池工廠。

Ford 的技術平台計劃及電動車系統副總裁 Lisa Drake 表示，商業電網客戶將成為新業務的一個新機遇。然而，數據中心將是次要目標，Ford 可能會提供一些家庭儲能產品。她表示：「當我們進入市場時，顯而易見的是，大多數這些客戶選擇的技術是 LFP 棱柱類型的容器系統。鑑於我們已經獲得在美國生產該技術的許可，並結合我們百年來的高規模製造經驗，這對我們來說自然是個合乎邏輯的擴展。」

另一方面，該公司還將利用位於密歇根州的 BlueOval Battery Park 工廠，生產小型電池以供家庭儲能使用，並計劃在 2026 年推出一款中型電動卡車。然而，Ford 透露，密歇根工廠將會有一項變更，該工廠也將生產小型安培小時電池，這表明該策略將超越商業客戶。

自從宣布以來，BlueOval Battery Park Michigan 經歷了多次變更。2023 年 2 月，Ford 承諾投入 35 億美元建設該工廠，以生產 LFP 電池以應對其不斷增長的電動車系列。但在 2023 年 9 月，建設被暫停，兩個月後，Ford 公布了縮減計劃，將該設施的產能減少至 20GWh，約為原計劃的 43%。

美國總統特朗普在週一採取了更為激進的毒品管控策略，簽署了一項行政命令，將芬太尼標記為「大規模毀滅性武器」。這一舉措將這種合成鴉片類藥物置於與化學、生物或放射性威脅相同的概念範疇，標誌著政府在美國過量用藥危機及其對毒品販運的應對方式上出現了重大升級。白宮表示，這項命令反映了對芬太尼的日益擔憂，認為它不僅是致命的非法藥物，還可能被故意用來造成大規模傷害。

此項行動是在政府繼續擴大軍事和國家安全工具在打擊毒品走私網絡中的作用下進行的。這項行政命令正式將非法芬太尼指定為大規模毀滅性武器，並指示五角大樓和司法部採取額外措施，以打擊其生產和分銷。根據白宮的說法，這一指定釋放了所有可用的工具來打擊那些向社區灌輸這種致命物質的販毒卡特爾和外國網絡。

然而，儘管措辭引人注目，但該命令的實際影響仍不明確。對大規模毀滅性武器的威脅或嘗試使用已經是一項嚴重的聯邦罪行。國土安全部歷來將這些武器定義為旨在通過放射性、化學、生物或類似手段對大量人員造成傷害的裝置。

特朗普聲稱芬太尼可能被用作大規模恐怖武器的說法遭到毒品政策和安全專家的懷疑。許多人認為，缺乏證據表明犯罪團伙或激進組織正試圖以這種方式使用這種藥物。批評者表示，芬太尼的危險在於其廣泛的非法分佈和極高的效能，而非作為故意武器的使用。他們警告，將這種藥物主要框架為安全威脅可能會分散對基於證據的公共衛生方法的關注，以預防成癮和過量。

芬太尼命令是在政府早前將毒品卡特爾指定為外國恐怖組織的舉措之後發出的。這一轉變被用來為直接軍事行動辯護。自九月初以來，美國軍隊在加勒比海和太平洋地區對可疑毒品船隻進行了20多次打擊，據報導這些行動已造成超過80人死亡。軍事分析人士指出，這些地區運營的船隻通常運輸的是可卡因，而非芬太尼。芬太尼貿易涉及的小規模走私路線較多，該藥物通常運往歐洲，而非直接運往美國。

儘管如此，共和黨領導人仍多次威脅對委內瑞拉、哥倫比亞和墨西哥的陸上目標發動打擊。在上週發佈的外交政策戰略文件中，他表示政府將優先重新確立美國在西半球的主導地位。

美國仍然面臨著公共衛生問題和政策矛盾。墨西哥是進入美國的非法芬太尼的主要來源，而許多用於製造該藥物的化學前體則來自中國。儘管致命的過量用藥在近年來有所減少，芬太尼仍然是美國過量死亡的主要原因。美國總統依然將芬太尼描述為一個核心的國家威脅，並將該問題與貿易政策、移民執法和更嚴厲的刑罰聯繫起來。

此外，政府錯誤地將無證移民與芬太尼走私相聯繫，利用這一藥物作為加強邊境措施的理由。公共衛生專家認為，這些方法忽略了國內持續的成癮危機。他們批評政府削減負責成癮治療和預防的聯邦機構的工作人員和資源。同時，一些減害組織的資金也被扣留。進一步的擔憂還在於，對醫療補助的削減提案可能會削弱對物質使用障礙的治療，從而削弱政府所聲稱正在打擊的危機的應對努力。

長久以來，冶金學家將鐵與鋁的結合視為一種詛咒。即使是微量的鐵也可能使這種備受青睞的輕金屬變得脆弱，導致其結構強度下降及易於腐蝕。然而，日本名古屋大學的研究團隊在3D打印技術的幫助下，打破了這一傳統觀念。根據名古屋大學的新聞稿，研究人員開發出了一系列耐熱、可回收的金屬合金，專為汽車和航空航天應用而設計。

有趣的是，這項研究顯示鐵不再是污染物，而是增強合金強度和耐熱性的關鍵元素。研究團隊利用基於雷射的3D製造技術設計出一系列耐熱高強度的鋁合金，克服了鋁在高溫下強度下降的傳統局限性，其中一種變體在300°C（572華氏度）下仍然保持強度和柔韌性。

這項發展的核心在於一系列完全打破常規的鋁合金。在這些合金中，鐵與錳和鈦結合。名古屋大學工程學研究所的首席作者、教授高田直樹表示，冶金學家通常不會將鐵添加到鋁中，因為它會使金屬變得脆弱並易於腐蝕。

關鍵在於利用雷射粉末床熔融3D打印技術的極端冷卻速率，這一過程中金屬粉末逐層熔化。熔融金屬在幾秒鐘內凝固，這種驚人的速度至關重要。此外，快速冷卻能夠捕捉鐵和其他元素形成的結構（形成亞穩相），這些結構在正常製造條件下無法形成。這意味著通常導致脆弱的含鐵結構被防止形成，從而允許新的強化微觀或納米結構形成。

透過快速冷卻，研究團隊成功創造出非常強大且能抵抗高溫的新合金。研究人員開發了一種系統的方法來預測哪些元素能加強鋁，以及哪些元素能形成保護性的微觀和納米結構。值得注意的是，最佳結果來自於一種包含鋁、鐵、錳和鈦的合金（Al-Fe-Mn-Ti）。該合金不僅在室溫下達到高強度，還能在300°C的高溫下維持卓越的強度和靈活性。

這些結果透過電子顯微鏡進行確認，顯示出這是一個完整的解決方案。新材料依賴於低成本、豐富的元素，並旨在符合回收友好的設計，以應對能源密集型行業的可持續性問題。此外，這些合金的3D打印難度低於傳統的高強度鋁，後者在製作過程中常常會出現裂紋。

高田教授指出，我們的方法依賴於已建立的科學原理，關於元素在3D打印中快速固化時的行為，並且適用於其他金屬。這一技術突破將改變高溫應用，讓汽車引擎和飛機渦輪可以運行在更高的溫度和更長的時間。輕量化的車輛意味著更少的燃料消耗，並顯著降低排放。航空航天行業不斷需求能夠結合輕量和極端耐熱性材料，將會受益匪淺。

研究團隊相信，這項研究提供了一個新的設計手冊，為專門用於3D打印的金屬類別創建提供了一個框架。研究結果已於近日發表在《自然通訊》期刊上。