一種新一代的柔性機器人誕生了，這些機器人靈活、可適應，並且能夠在過去無法到達的空間內移動。這些機器人的設計靈感來自生物體的運動，徹底改變了醫生進行手術的方式，也改變了工程師檢查機械的方式。最近，加州大學聖地亞哥分校的研究人員開發了一種柔性機器人皮膚，使得直徑僅幾毫米的藤蔓狀機器人能夠穿越狹窄而脆弱的環境，這一創新可能為醫療工具的發展鋪平道路，這些工具可以在人體的動脈內運動，或是檢查設備能夠潛入複雜的機械結構中。

研究團隊在柔性皮膚中集成了一層非常薄的液晶彈性體（LCE）驅動器，這些驅動器被放置在關鍵位置。通過控制機器人內部的壓力和驅動器的溫度，研究人員能夠引導機器人穿越複雜的路徑。在一個實驗中，配備新型皮膚的機器人成功地在一個人類動脈模型中導航。在另一個實驗中，該機器人則成功地穿過了一台噴氣發動機的內部，展現了其精確性和適應性。這些研究成果顯示出，這種小型可引導的柔性藤蔓機器人，將在精密和受限環境中具有廣泛的應用潛力。

研究團隊的成員之一，來自加州大學聖地亞哥分校機械與航空工程系的副教授Tania K. Morimoto表示，他們的研究代表著朝著小型可引導的柔性機器人的重要一步。研究人員克服了傳統上尺寸的限制，通過嵌入薄而強大的驅動器，使其對熱量和壓力作出反應。這種系統可以通過溫度、壓力或兩者的組合來引導機器人，後者的效果最佳。團隊說明，他們在驅動器下嵌入了小型靈活的加熱器，以控制驅動器的溫度，並建立了一個系統來精確調整機器人內部的壓力以進行導航。

在測試中，一種直徑從 3 毫米到 7 毫米，長度為 25 厘米的柔性藤蔓機器人被用來進行實驗。這些機器人通過將皮膚翻轉的方式從尖端生長，使其能夠在不拖曳周圍物體的情況下前進。研究顯示，當啟動時，該機器人可以在其身體的長度上做出超過 100 度的多次轉彎，並成功穿過直徑為其一半的縫隙，成功穿越人類主動脈模型和連接動脈。

研究團隊還為機器人配備了一個微型攝像頭，使其能夠檢查噴氣發動機模型內部難以到達的地方。這一能力對於航空航天維護和其他精密任務來說可能是無價的。Morimoto 實驗室的博士後研究員Sukjun Kim表示，這項研究中開發的柔性皮膚可以進一步適應於其他各種柔性機器人系統，例如可穿戴觸覺設備、柔性抓取器和運動柔性機器人。未來的研究方向包括使藤蔓機器人成為遙控或自主操作的，同時縮小其尺寸以進一步進入更狹窄的空間。這項研究已發佈於《科學進展》期刊。

科學家們正在從生物學中獲取靈感，重新思考能源儲存的方式。隨著全球尋求替代鋰離子電池的方案，研究人員開始轉向更安全、價格更低且更易於獲取的材料。其中一個全新的理念來自於自然：利用維他命和糖作為電池的基礎。最近，一組研究人員發展出一種由維他命 B2（核黃素）和葡萄糖驅動的流動電池，這一系統模仿了人體如何從食物中產生能量的過程，通過酶和天然分子將葡萄糖轉化為可用的能量。這項技術的成果展示了一種無毒、低成本且受生物啟發的能源儲存系統的概念驗證。

這項研究由 Jong-Hwa Shon 領導，研究團隊設計了一個原型，使用核黃素作為電子介質。在人體內，核黃素有助於在新陳代謝過程中輸送能量。在電池內，核黃素通過在電極與基於葡萄糖的電解液之間轉移電子，發揮類似的作用，從而有效地從糖中產生電力。Shon 說：「核黃素和葡萄糖流動電池可以從自然來源的能量中產生電力。這一系統使用無毒、價格低廉且自然豐富的組件，為更安全且更實惠的住宅能源儲存提供了有前景的途徑。」

流動電池與傳統電池的不同之處在於，它們將能量儲存在液體電解液中，這些電解液在系統中循環。當電解液在正負電極之間移動時，會發生化學反應，釋放或儲存能量。葡萄糖是幾乎所有植物中都能找到的，因其可再生、穩定且普遍可得，成為這些系統中的一個吸引人的候選材料。到目前為止，大多數基於葡萄糖的電池依賴貴金屬催化劑，如鉑或金，來分解糖分子並釋放電子。這些材料價格昂貴且難以擴展，而這類電池的功率輸出仍然有限。新的設計用核黃素取代了這些金屬，核黃素在葡萄糖電解液所需的高 pH 值下仍然穩定。

Shon 和他的協作者，包括 Ruozhu Feng 和 Wei Wang，使用碳電極建造了他們的原型。負電極周圍的電解液含有葡萄糖和活性核黃素，而正側則使用了鉀鐵氰化物或氧氣。研究人員比較了這兩種配置，以測試維他命的催化性能和長期潛力。鉀鐵氰化物電池在室溫下達到了與商業釩流動電池相似的功率密度，顯示出核黃素可以與基於金屬的系統相媲美。基於氧氣的版本反應較慢，但為大規模生產提供了更實用且具成本效益的途徑。研究團隊發現，氧氣在光照下會降解核黃素，導致自放電。然而，氧氣電池提供的功率密度仍高於早期基於葡萄糖的設計。

研究人員計劃通過修改維他命與電解液的相互作用以及改善流動電池的工程設計來解決光敏感問題。如果進一步發展，核黃素-葡萄糖系統可能成為可持續能源儲存的重要一步。憑藉天然、可生物降解且價格低廉的組件，這類電池未來有望為家庭或小型設備提供一種環保的供電選擇，而無需依賴有毒金屬或複雜的供應鏈。

研究人員最近發現了一種新的方法，可以監測和建模環境及核廢料管理中的玻璃腐蝕。他們揭示了微小的硼原子差異如何幫助科學家更好地預測用於儲存危險廢物的玻璃的長期行為。這些研究結果可能有助於改善對於放射性物質在數千年內從儲存中釋放的預測。

來自北京大學、劍橋大學及其合作機構的研究人員強調，玻璃通常用於固定放射性核素和重金屬等污染物，將其安全地鎖定在穩定結構內。然而，當地下水滲入處置場時，玻璃會逐漸溶解。理解這一過程對於確保地質廢物儲存庫的安全至關重要。這項研究為未來在管理核廢料和環境污染方面提供了新的視角，尤其是在長期儲存及其對環境影響的評估上。

硼同位素提供了一種靈敏且直接的示踪劑。主要作者Thomas L. Goût表示：「硼同位素提供了一種靈敏且直接的示踪劑，幫助我們了解廢物玻璃與水的相互作用。」這項研究團隊利用硼同位素的「指紋識別」技術來追蹤硼在溶解玻璃中的移動。通過比較兩種不同類型的硼硅酸鹽玻璃，一種含鎂，另一種不含鎂，研究團隊發現硼原子的擴散強烈依賴於玻璃的組成以及其暴露於水中的時間。

研究人員指出，在實驗室中，這兩種玻璃在90攝氏度的純水中浸泡，時間長達112天。硼同位素的測量表明，在早期階段，硼是均勻地從玻璃表面釋放的。然而，隨著時間的推移，通過改變的表層的擴散成為控制釋放的關鍵機制。在含鎂玻璃中，二次礦物的形成減緩了溶解，形成了一個密集的保護層。相反，無鎂玻璃的表面層提供的保護較少，導致硼繼續擴散。這項研究展示了基於同位素的技術可以提供對廢物材料內部複雜反應的詳細見解，這對於設計未來幾個世紀核和工業廢物的安全儲存策略至關重要。

這項發表於《環境與生物地球化學過程》的研究調查了硼同位素指紋技術在研究玻璃溶解機制方面的適用性，重點關注了在硼釋放過程中的固態擴散過程。研究人員表示：「兩種玻璃（無鎂的10B-ISG和含鎂的6Li-Mg-EM）在90°C的去離子水中浸泡，時間從0.25天到112天。解決方案更新實驗進一步研究了改變的表層特性。」他們補充道：「在≤28天時，6Li-Mg-EM的解決方案硼同位素（11B/10B）比率與硼的明顯一致釋放相符，並伴隨著與二次礦物的吸附/共沉澱過程，但在>28天時，解決方案11B/10B比率的下降表明在一個與鋰分離的溶解前沿上發生了擴散。」

這項研究提出了硼同位素作為在位示踪劑，用於研究玻璃溶解機制，並協助預測在廢物玻璃與水溶液相互作用過程中污染物的釋放情況。這對未來環境保護和核廢物管理的研究具有重要意義。

一間美國武器製造商最近展示了其原型的增量四精確打擊導彈（Increment 4 Precision Strike Missile，簡稱 PrSM）設計。洛克希德·馬丁（Lockheed Martin）在美國陸軍協會（AUSA）年會上於 10 月 13 日公開了這一概念模型。該模型未標明身份，將配備固態火箭發動機的衝壓發動機。該公司計劃以複合動力推進系統發佈這款武器，預期射程超過 620 英里（約 1,000 公里）。這枚導彈預期會沿著關鍵路徑精確命中目標，這使得導彈難以被敵方武器攔截。

在首次展示的設計中，包含了一種雙模式發動機，旨在實現長距離打擊。報導指出，增量四的首次飛行測試可能會在 2026 年進行，此次測試將證明該武器的長距離能力和精確性。洛克希德·馬丁的高級主管斯科特·普羅赫尼亞克（Scott Prochniak）表示：「我們對即將進行的飛行測試感到非常興奮。這次測試將展示我們在不丟棄任何助推器的情況下能達到的距離，這正是我們與競爭對手的區別所在。我們不會在水面、陸地或友軍部隊上丟棄任何東西。」目前，洛克希德每年在自動化設施中生產 120 枚 PrSM，但這些版本的 PrSM 射程僅為 320 英里。這種地面對地武器系統為聯合部隊指揮官提供了更大的射程、致命性、生存能力和導彈載荷。

這些增強的能力對於支持聯合多域行動中的火力執行至關重要。PrSM 為炮兵部隊提供了一種新的長距離能力，支持旅、師、軍、陸軍、戰區、聯合及聯盟部隊。增量四精確打擊導彈的設計特徵包括中部空氣動力學翼、從鼻部延伸至尾部的隆起外殼以及四個後置控制面。洛克希德在陸軍預算證明文件中對與 PrSM 增量四相關的「增強導引器」的性質提供了有限的證據。報導指出，導彈鼻部安裝了一個小型雷達罩狀的外殼，這可能表明存在主動或被動無線電頻率導引系統。

洛克希德聲稱 PrSM 設計旨在提供無與倫比的性能和對未來任務的適應性。該武器的模組化設計為未來增長提供了便利的途徑。未來的增量將進一步增強能力，為指揮官提供更大的靈活性。先前的版本與多管火箭系統 M270 和高機動性火箭系統（HIMARS）系列發射器兼容。洛克希德·馬丁的 PrSM 技術被認為成熟、經過驗證、價格合理且風險低。

該公司正在利用數位工具、流程自動化和先進技術，這些技術改善了 PrSM 的可生產性、質量和性能。洛克希德聲稱，數位轉型引入了現代化的智能技術和大規模的新工作方式，消除了繁瑣的任務，專注於創新、學習新技能以及在整個公司中輕鬆協作。PrSM 的飛行採用了基於模型的方法進行系統工程，涵蓋設計、模擬和生產的各個階段。

在全球首次，愛爾蘭利默里克大學的研究人員開發出一種可能改變電動車和可攜式電子設備未來的電池。這項能源儲存技術的突破，促成了全球首個全電池雙陽離子電池的誕生，該系統將鋰和鈉離子結合在一起，顯著提升了電池的容量和穩定性。這項創新在可持續能源研究方面標誌著一個重大進展，為未來的清潔能源解決方案提供了新的可能性。

這項開創性的研究由利默里克大學化學科學系及伯納爾研究所的副教授 Hugh Geaney 和 Dr. Syed Abdul Ahad 主導，並與伯明翰大學的研究人員合作進行。與傳統的鈉電池不同，這一全新的雙陽離子設計充分發揮了鋰和鈉的優勢，在保持鈉作為主要成分的同時，提升了電池的性能，從而使這一技術更加高效和可持續。Geaney 副教授表示：「我們首次展示了鈉離子電池可以通過將鈉和鋰配對在鈉主導的雙陽離子電解液中進行‘超充’，這一突破為更可持續的高性能電池化學開啟了大門。」

Dr. Abdul Ahad 說明了這項實驗工作的概念，並強調了鋰和鈉陽離子的引入如何實際上使電池的容量翻倍，這在以往的鈉離子電池中是無法實現的。他指出，所使用的陽極材料預計將具有對鈉離子電池的高容量。這種電池的設計使得鋰能在電解液中充當“容量增強劑”，在超充鈉離子系統的同時保持長期穩定性，這樣的混合方式不僅提升了能量密度，對延長電動車的行駛距離至關重要，同時還通過減少對昂貴且環境挑戰材料如鈷的依賴，增強了安全性和可持續性。

鈉離子電池長期以來被視為鋰離子系統的可持續替代品，但其較低的能量密度限制了其普及。這種新的雙陽離子化學技術彌補了這一空白，讓鈉離子能在不妨礙環境利益的情況下提供更高的容量。鋰和鈉離子在充電和放電周期中協同工作，使得電池可以操作多達 1,000 次循環，這使得新電池成為一種更環保、壽命更長且成本更低的替代品，相較於現有的鋰基技術而言，具有更高的優勢。

這項研究得到了愛爾蘭政府的博士後獎學金和愛爾蘭科學基金會的未來前沿計劃的支持。研究團隊現在計劃探索新的材料組合和離子系統，包括基於矽的陽極和鋰-鎂及鉀-鋰等替代配對，以進一步推動這項技術的發展。這一里程碑為 Geaney 研究小組日益增長的成就增添了新的篇章，該小組專注於下一代能源儲存材料。利默里克大學擁有超過 30 名活躍研究人員，並在電池集群及電池和能源材料研究的 AMPEiRE 中心中繼續引領清潔能源未來的發展。這項研究的成果已發表在《Nano Energy》期刊上。

加州大學爾灣分校的工程師們在癌症研究及精準醫療領域取得了重大突破，開發了一種結合生物電子技術的三維人類結腸模型。這項創新為結腸癌研究和藥物發現提供了一個更具倫理性、準確性及成本效益的替代方案，旨在取代傳統的動物測試方法。該研究描述了創建的「三維生物模擬人類結腸」模型，該模型尺寸為 5 × 10 毫米，能夠重現結腸的關鍵解剖特徵，包括器官獨特的曲率、分層的細胞結構，以及對於結腸功能和腫瘤生物學至關重要的皺褶。

該研究的主要作者，來自加州大學爾灣分校的電機工程與計算機科學助理教授 Rahim Esfandyar-pour 表示：「我們的三維模型中的形狀、曲線和皺褶對於維持更真實的細胞行為至關重要，即使在縮小的尺寸下也是如此。」他指出，因為該模型更接近於人類結腸的生物學，潛在可以用來篩選藥物或測試治療方法，從而比動物模型或簡單的細胞培養更好地預測病人的反應。Esfandyar-pour 開始開發該模型，正是因為他觀察到臨床前測試方法的關鍵限制。他提到，大約一半的毒理學結果無法準確轉化為人類結果，傳統的動物模型往往忽略腫瘤生物學的關鍵方面，並且需要花費數百萬美元和幾年的時間來完成。

這個集成了生物電子技術的三維模型解決了動物研究中一些實際和倫理上的挑戰，提供了一種基於人類細胞且無需動物的研究方法，並能夠實現快速、成本效益高且可擴展的轉化研究。Esfandyar-pour 說：「通過消除物種間的變異性，該模型能夠增強臨床轉化性，提供一條加速且具有倫理責任的臨床前研究途徑。」該模型的結構由明膠甲基丙烯酸酯和海藻酸鈉組成的生物支架構成，這些材料的選擇是為了模仿結腸的軟組織。人類結腸細胞沿著內部表面排列，而嵌入外層的成纖維細胞則重建了支持結腸功能的黏膜環境。

當研究人員測試化療藥物 5-氟尿嘧啶時，三維模型顯示出更強的藥物耐受性。結腸癌細胞需要約十倍的劑量才能達到與標準培養皿文化中相同的細胞毒性效果。這種耐受性反映了現實世界的臨床結果，使該模型在藥物測試中更具預測性。研究人員認為，這一三維模型是個性化醫療的基礎。通過從腫瘤活檢中培養患者來源的細胞，科學家能夠建立個性化的小結腸，以識別對每位患者最有效的藥物。該模型的培養和成熟大約需要兩周的時間，隨後再進行幾天的藥物測試，這比動物研究快得多且便宜，這種速度使得研究的通量更高，並且降低了倫理和財務負擔。

Esfandyar-pour 說，這一平台能夠加深對癌症機制的理解，並提高藥物療效評估的預測準確性。醫院和實驗室最終可以利用這些模型以倫理和及時的方式對新療法進行臨床前測試，這可能會改變藥物開發的流程。加州大學爾灣分校團隊認為，三維模型代表了可靠、人道和以患者為中心的癌症研究的重要一步，潛在地重新定義了世界對藥物開發和精準醫療的看法。該研究已發表在《先進科學》期刊上。

科學家們正在推進使用微子散射斷層掃描技術來分析2011年福島第一核電廠事故中的核燃料碎片。由宮寺春夫（Haruo Miyadera）領導的研究團隊已經開發並測試了一個原型微子掃描儀，他們相信這項技術能顯著提高處理和儲存這種危險材料的安全性和效率。這個項目尤其重要，因為計劃在2024年開始大規模回收約880噸來自福島1、2和3號機組的燃料碎片。一個主要挑戰是如何區分燃料碎片和其他放射性廢物，並根據其核材料含量進行分類，以確保臨界安全並減少儲存成本。

微子散射斷層掃描技術被認為在這項任務中非常有前景，因為它對於高原子序數的材料（例如鈾）極為敏感，並且可以穿透輻射屏蔽。這種方法通過測量宇宙射線微子（自然存在的亞原子粒子）在通過物質時的偏轉來創建圖像。根據宮寺的說法，這個項目的最困難部分是設計能夠在高輻射環境中運行的掃描儀。原型設備由一對耐輻射的微子跟蹤器組成，檢測面積為1.2 x 1.2平方米。該設備包含576根氣密鋁漂移管，並使用現場可編程門陣列（FPGA）電子元件，能夠在高伽馬輻射下識別微子事件。

研究團隊還創建了一種分析方法，利用微子散射角度、微子停止率和碎片重量來估算二氧化鈾的含量。這種方法提供了一種更簡單的替代方案，避免了複雜的人工智慧分析來估算核材料的數量。研究表明，僅需數小時的測量即可合理預測核含量，這對於未來的核電廠退役計劃至關重要。

在福島，碎片管理過程涉及對材料的初步評估，以將其分類為「推定燃料」或「非燃料碎片」。推定燃料碎片將被切割成「單元罐」，然後裝入「儲存罐」。這些罐的內徑設計為220毫米，旨在保持亞臨界性。對於低燃料含量的碎片，可以使用更不苛刻且更具成本效益的儲存選擇。對2號機組燃料碎片的初步試驗回收已經開始。來自2號機組的一小部分碎片樣本經過掃描電子顯微鏡和能量色散X射線光譜分析，確認了鈾和其他材料（如鐵）的存在。

展望未來，研究人員計劃使用不同形狀和組成的模擬碎片進行更複雜的實驗。他們的工作可能成為安全和合理退役福島第一核電廠的重要一步，並且這項技術還可以應用於世界其他地區的核事故現場。這不僅有助於改善廢物管理，還可能為將來的核能安全提供重要的技術支持。