3D 打印技術被視為一項突破性科技，但其可持續性卻受到質疑。大部分 3D 打印機仍然依賴石油基塑料，而環保替代品則過於脆弱，無法用於需要強度的部件。這種取捨讓研究人員不斷尋找既能達到環保，又能保持耐用性的打印解決方案。麻省理工學院（MIT）計算機科學與人工智能實驗室（CSAIL）和哈索·普拉特納學院的研究團隊最近發佈了一個名為 SustainaPrint 的新系統，旨在解決這一問題。

SustainaPrint 結合了軟件和硬件，能夠對設計中最受力的區域進行戰略性加固，使用更強的材料，而其餘部分則保持環保。該系統運行模擬，預測 3D 模型中應力可能積聚的位置，然後將高性能塑料分配給這些區域。其餘部分則使用可生物降解或回收的材料進行打印，從而減少塑料的使用，同時不影響結構性能。MIT 博士生 Maxine Perroni-Scharf 指出，「我們希望將來 SustainaPrint 能夠在工業和分散製造的環境中使用，因為當地的材料庫存可能在質量和成分上有所不同。」

在實驗中，研究團隊選擇了 Polymaker 的 PolyTerra PLA 作為環保材料，並使用 Ultimaker 的 PLA 進行加固。僅僅 20% 的加固就能恢復高達 70% 的強度，這說明了 SustainaPrint 方法的有效性。研究人員打印了數十個物件，包括戒指、梁、牆鉤、耳機支架和植物盆，並使用三種方法進行測試：全環保、全強度和混合的 SustainaPrint 方法。每個物件都經過拉伸、彎曲或撕裂測試，以測量其強度。在幾個案例中，混合打印的強度與完全加固版本相當，甚至在某次測試中，混合版本的表現超過了全強度打印的版本，顯示出在特定幾何形狀和加載條件下，戰略性地混合材料可能實際上超越單一均質材料的性能。

SustainaPrint 採用自定義介面，使用者可以上傳 3D 模型。模擬程序會繪製出應力最有可能作用的區域，並標示出需要加固的區域。為了使這一方法廣泛可及，團隊還製作了一個低成本的 DIY 測試工具包，使用 3D 打印模塊與日常物品如引體向上杠或數字秤相結合。該軟件和工具包將以開源形式發佈，方便用戶自由修改和使用。團隊也認為這具有很高的教育價值。Perroni-Scharf 表示，「在教室中，SustainaPrint 不僅僅是一個工具，它是一種教導學生有關材料科學、結構工程和可持續設計的方式。」合著者、哈索·普拉特納學院的教授 Patrick Baudisch 補充道，「這個項目解決了一個關鍵問題：當沒有計劃實際使用這些材料時，收集材料以便回收的意義何在？」

該工作將於九月在 ACM 用戶界面軟件與技術研討會上發表。研究人員表示，SustainaPrint 的出現意味著未來的 3D 打印不必在強度與可持續性之間進行取捨。

隨著全球對可再生能源需求的增加，太陽能的發展速度超過了其他任何能源來源。然而，作為太陽能行業的主要材料，矽的轉換效率接近其物理極限，當前最先進的矽太陽能電池只能將不到 30% 的陽光轉換為電能。為了突破這一瓶頸，科學家們正在探索鈣鈦礦矽串聯電池技術，這種技術結合了鈣鈦礦的上層和矽的下層，旨在捕捉更廣泛的陽光並提供更高的性能。

最近，一個國際研究團隊在這項技術上取得了突破，這可能使其更接近大規模生產。他們展示了在已經用於大規模生產的紋理矽上進行鈣鈦礦上層電池的表面鈍化是可行的。這一結果標誌著朝著高效太陽能電池的邊緣邁進，這些電池可以在工業規模上進行製造。串聯電池依賴鈣鈦礦來增強光吸收能力，而矽仍然至關重要，因為其生產方法成熟且廣泛應用。使用紋理矽作為下層電池將使串聯電池能夠融入現有的生產線中。

紋理化的金字塔形狀增加了矽的表面積，能捕捉到更多的陽光。然而，這種不平整的表面使得鈣鈦礦層的均勻施加變得困難。迄今為止，只有在平面太陽能電池上有效的鈍化技術才得以實現。在這方面，Fraunhofer ISE 的首席作者及科學家 Dr. Oussama Er-Raji 表示：“到目前為止，針對紋理化鈣鈦礦矽串聯太陽能電池的有效鈍化尚未充分發揮，之前的成功主要局限於平面架構。但我們現在已經成功地在不平坦的鈣鈦礦表面上施加了優良的鈍化技術，使用了 1,3-二氨丙烷二碘化物。”這一方法實現了 33.1% 的轉換效率和 2.01 伏特的開路電壓。

研究人員還揭示了鈍化在不同材料中的行為差異。在矽中，這種處理僅作用於表面，而在鈣鈦礦中，則影響整個吸收層。這種深層場效應提升了導電性和填充因子，進一步提高了整體性能。來自阿卜杜拉國王科技大學（KAUST）的 Prof. Stefaan De Wolf 表示：“這一認識為未來在此領域的所有研究提供了堅實的基礎，增強了我們對於在轉換光能為電能過程中，上層電池中發生的過程的理解，使科學家能夠利用這些知識來開發更好的串聯太陽能電池。”

這一突破凸顯了為何鈍化在太陽能進步中仍然至關重要。來自弗賴堡大學和 Fraunhofer ISE 的 Prof. Stefan Glunz 指出：“太陽能電池的表面鈍化不僅僅是一個可有可無的特徵，它對於電池的效率和穩定性至關重要。”該研究建立在 Fraunhofer 燈塔項目 MaNiTU 以及由德國聯邦經濟事務和能源部資助的 PrEsto 和 Perle 項目之上。通過克服限制可擴展性的障礙，該團隊使鈣鈦礦矽串聯太陽能電池更接近商業化的現實。該研究發表在《Science》期刊上。

Neuralink 最近在加拿大多倫多進行了其首次手腦接口植入手術，這標誌著該公司在北美以外的第二個臨床試驗國家。這些手術是在大學健康網絡（UHN）進行的，時間為 8 月 27 日和 9 月 3 日。參與手術的患者均為頸髓損傷者，手術通過機器人技術植入 Neuralink 的無線設備，這是 CAN-PRIME 研究的一部分。該研究旨在測試植入裝置及其手術機器人的安全性，並檢驗癱瘓患者是否能通過思維來控制外部裝置。參加者可能會學會移動光標、發送短信或操作機器手臂，這些功能對於他們日常生活的影響可能是顯著的。

大學健康網絡的首席外科醫生 Dr. Thomas Forbes 表示，他們非常自豪能在這一革命性神經外科進展的最前沿。該項目的加拿大團隊由 UHN 的神經外科 Alan and Susan Hudson Cornerstone Chair Dr. Andres Lozano 領導。Lozano 認為，這一里程碑代表了神經科學、工程學與臨床護理的融合。他強調，願意成為加拿大首批參與者的患者都是非凡的個體，為推進科學和醫療作出了重要貢獻。

目前，CAN-PRIME 的招募工作仍在進行中，頸髓損傷或肌萎縮側索硬化症（ALS）患者可能符合參加資格。參加者需定期參加後續約診和研究會議，以練習使用該設備。對於這些患者來說，植入裝置的影響可能會改變他們的生活，因為它旨在恢復他們在日常活動中的某些控制能力。這可能使四肢癱瘓的患者能夠查看電子郵件、在社交媒體上互動或使用家中的智能設備，這些對許多人來說是簡單的任務，但對於癱瘓患者來說卻能徹底改變生活。

這些手術也突顯了加拿大在神經技術領域日益增長的角色。UHN 是加拿大最大的研究醫院，也是全球頂級外科創新中心之一。承辦 Neuralink 在加拿大的首次試驗進一步提升了其在神經科學領域的領導地位。Neuralink 由 Elon Musk 創立，致力於開發高帶寬的手腦接口，並已在美國進行了人類試驗。今年早些時候，一名患者成功使用植入裝置來控制電腦。隨著加拿大加入這一努力，研究人員將獲得更多有關該系統在現實生活中表現的數據。

儘管這項技術仍然是實驗性的，但安全性和可靠性必須得到驗證才能更廣泛應用。然而，每一次手術都為手腦接口可能最終從實驗室試驗轉向主流護理提供了證據。Neuralink 計劃到 2025 年底擴展其試驗至 20 至 30 名參與者，同時在美國及其他國家尋求進一步的監管批准。該公司還在研究更廣泛的應用，包括幫助中風患者恢復語言、恢復視力，以及可能讓人們分享或轉移記憶和技能。

科學能解釋很多事情，但有時一張奇怪的照片、一個引人注目的標題或一個被斷章取義的科學術語就足以引發一場陰謀論。在互聯網上，這些故事隨著時間的推移而蔓延，經常在紀錄片或論壇中重複，開始聽起來比實際上更具說服力。這導致了一系列有趣、奇特，甚至偶爾令人毛骨悚然的主張，許多人聽說過，但對背後的完整背景所知甚少。

在這份清單中，整理了十個知名的與科學相關的陰謀論，這些論點或許並不為大多數人所熟知。這些陰謀論從聲稱不存在的衛星到看起來過於完美而不可能是自然生成的風暴，均涵蓋了各種主題。對於每一個陰謀論，將探討其起源、為何會流行以及科學家實際上對此的看法，並進行一些神話破除。

黑騎士衛星

黑騎士被譽為互聯網上最受歡迎的「外星衛星」，據說在地球上空以秘密的近極地軌道運行，甚至有說法稱其已有 13,000 年的歷史。實際上，這個傳說是多個無關故事的拼湊。從 1890 年代和 1920 年代早期的無線電「神秘信號」，到冷戰期間關於不明衛星的謠言，最著名的還是 1998 年的航天飛機照片，顯示了一個漂浮在地球上空的皺褶黑色物體。

陰謀論壇將其命名為黑騎士，而美國國家航空暨太空總署（NASA）則將其列為太空碎片，隨後的太空記者追蹤到這是一個在 STS-88 任務中漂走的熱毯。這個神話之所以能持續存在，是因為這張照片看起來非常電影化，時間線感覺「古老」，而所有的錯位故事則結合成一個難以抗拒的敘述。與許多太空陰謀論一樣，幾張引人注目的圖片加上一些真實（但無關）的歷史，能夠輕易地推動這個故事的傳播。

舒曼共振時間加速

舒曼共振是自然界中形成的低頻電磁共振，存在於地球表面和電離層之間（距地表 50-600 英里）的空腔中。這些共振主要由全球閃電活動驅動，基本頻率約為 7.8 Hz。在網上，會出現聲稱這些共振的「尖峰」正在「加速時間」，引發大規模覺醒，甚至縮短我們的白天的主張。

然而，物理學並不支持這一點。科學家將這些共振視為有用的地球物理探針，而不是人類意識的宇宙節拍器。當白天長度變化時，通常是由於人們已知的地球物理過程，變化僅在毫秒之內，而不是因為舒曼峰在光譜圖上跳動。這種真實而有趣的現象與過於完美的故事之間的脫節，正是使這個觀點輕易傳播的原因。它聽起來科學，配有實時光譜圖，並觸及到我們能夠「感受到」地球節奏的想法。

CERN 黑洞恐懼

在大型強子對撞機（LHC）首次運行之前，曾經有媒體擔心這台機器可能會產生微型黑洞，吞噬整個地球，甚至有訴訟被提交以停止其運作。物理學家們則進行了安全評估：如果微型黑洞能在 LHC 的能量下形成，它們將通過霍金輻射立即蒸發；更重要的是，自然界中經常發生遠高於此能量的碰撞，宇宙射線撞擊地球和致密的星體，宇宙依然存在。

法院駁回了這些訴訟，而LHC則發現了希格斯玻色子，而非導致世界末日。這種恐懼之所以持續存在，是因為黑洞本身就令人毛骨悚然，且這台機器的規模龐大，但科學和十多年安全運行的事實並不支持這種末日預言。

科學家們一直在探索各種方法來捕捉二氧化碳，但若能利用簡單且豐富的陽光來達成這一目標，會是怎樣的情況呢？哈佛大學的助理教授 Richard Y. Liu 開發了一種新方法，利用陽光激活一種名為光鹼的特殊有機分子。這些分子能夠生成氫氧根離子，從空氣中有效捕捉並釋放二氧化碳。當前的直接空氣捕捉技術通常需要大量的能量，而 Liu 的方法則截然不同。通過利用光作為觸發因素，這一過程有望變得更加節能。

這一發現標誌著在去除溫室氣體的可擴展解決方案方面邁出了一步。Liu 強調，這種方法是可逆的，並且有潛力完全由陽光驅動。這意味著，未來的二氧化碳捕捉技術可能不再依賴傳統的高能耗方式，而是能夠利用可再生能源。這不僅是對環境友好的選擇，也可能促進更廣泛的應用，使得這一技術更具可行性和實際意義。

Liu 對化學的熱情始於哈佛大學。他最初對物理感興趣，但很快發現自己對在實驗室中構建分子充滿熱情。在 Ted Betley 和 Eric Jacobsen 兩位教授的指導下，他學會了以創造性的方法來處理分子，並勇於冒險。在麻省理工學院進行博士研究時，Liu 與 Stephen Buchwald 合作，發明了新的催化劑，使得可以從簡單的基本單位構建複雜的分子。這一基礎如今指導著他在哈佛的實驗室工作。

Liu 的實驗室專注於多種挑戰，研究涵蓋有機和無機化學以及材料科學。團隊的工作包括有機氧化還原平台、金屬催化劑以及捕捉溫室氣體的分子。最近的光鹼項目是與能源專家 Daniel G. Nocera 合作的成果，體現了 Liu 對實用解決方案的追求。實驗室將化學家、工程師和材料科學家聚集在一起，各自貢獻獨特的專業知識，以推動這一研究。

直接空氣捕捉在應對氣候變化中至關重要，但能量密集型的方法限制了其廣泛應用。Liu 的方法提供了一種低能耗的替代方案。通過設計在陽光下改變化學狀態的分子，他的團隊展示了通往太陽能解決方案的途徑。這個項目主要由 Liu 的 NSF CAREER 獎資助。儘管最近的聯邦資金中斷帶來了一些挑戰，但哈佛的過渡性支持使研究得以繼續。

除了實際應用之外，實驗室還承擔著教育使命。Liu 強調，這項工作為學生提供了探索大膽想法的機會，讓他們獲得實踐經驗，並撰寫完整的論文，為未來的科學職業做好準備。Liu 希望持續對科學的投資能夠使像光鹼這樣的發現從實驗室走向現實世界。他指出，大学的研究可能不是以盈利為驅動，但可以為未來幾代人帶來社會效益。

在陽光的催化下，Liu 的團隊在尋求更清新空氣的道路上邁出了重要的一步。他們的創新展示了創造性化學如何幫助解決地球上最迫切的問題之一。該研究的成果已經發表在《Nature Chemistry》期刊上。

瑞士的研究人員推翻了過去對窗戶木牆無結構支撐的假設，證明它們能夠承受超過 100 千牛頓的水平負荷。這項突破性研究由瑞士聯邦材料科學與技術實驗室（Empa）的博士生及研究員 Nadja Manser 主導，並與蘇黎世聯邦理工學院及伯恩應用科學大學共同進行了一系列大型實驗。這項研究的成果標誌著一項為期四年的全國性倡議的結束，該倡議旨在填補木材工程中的一個關鍵盲點，即缺乏有關開窗牆體的結構數據。

Manser 解釋道：“目前在瑞士及其他歐洲國家，並沒有任何規範規定如果木框牆體中包含窗戶開口，可以承受多少水平負荷。”然而，通過一系列實驗，Manser 的團隊成功證明開窗木牆能夠承受相當大的側向力並增強結構穩定性。這一發現挑戰了長久以來對於開窗牆體在結構穩定性上貢獻有限的認知，並促進了木結構設計的變革。在工程模型中，這些區域通常被視為空洞或結構死區。Manser 表示：“一旦在外立面中計劃設計窗戶，整個牆段必須被計劃工程師視為空氣，這樣做顯然不夠高效。”

為了挑戰這一說法，研究團隊開始測試在木框架建設中常用的單個木板。他們逐漸擴展到包含不同窗戶大小的整個牆段。Manser 提到：“我們正在研究包含窗戶開口的木框架牆的水平支撐能力。”研究的最後階段在 Empa 的建設大廳進行，團隊將全尺寸的兩層木牆置於控制的水平負荷下，直到結構失效。最終，當施加超過 100 千牛頓的力時，結構在負荷下發出呻吟，直到其中一根梁最終在故意崩潰中斷裂，這為研究提供了重要數據。

儘管失效的過程相當戲劇化，牆體的表現驗證了研究者的假設，並挑戰了長久以來的工程假設。這項研究證明，即使有開口，這些牆體也能提供可測量的支撐能力。Manser 現在正利用這些發現來開發一個計算模型，以捕捉有窗戶的木牆的水平剛度。這在過去的結構計算中通常被排除在外。她相信，通過整合這些數據點，工程師將能夠更準確地預測牆段在側向負荷下的行為，而不必依賴保守的近似值。

Manser 說：“在某些建築中，甚至可以省去混凝土核心，這在許多木建築中是目前為了達到所需的剛度值而必需的。”這一發現代表了在木結構設計、計算和優化方面的重要進展，尤其是在中層或多層建築中，材料的節省與結構的效率密切相關。該團隊現在正與行業夥伴密切合作，幫助簡化新的計算模型。Manser 在新聞稿中總結道：“目前我們有一個複雜的研究模型，包含多個參數。目標是推導出一個簡化的實用模型，這個模型計算負擔較小，但仍能提供足夠準確的數值。”

德國航空航天中心（DLR）的研究團隊成功運行了下一代燃料電池系統的核心組件，每個系統的功率均超過了 1 兆瓦，這一成就標誌著 BALIS 項目的重要第一步。該項目旨在開發強大的、對環境友好的推進系統，這些系統將應用於未來的飛機、船舶和重型車輛。研究團隊在新聞稿中表示：「未來，這些推進系統可能會被應用於船舶、重型道路車輛和航空領域。」這一創新技術的成功運行，預示著在重型交通工具中實現更清潔的能源使用的潛力。

DLR 團隊正在建立一個獨特的測試設施，專注於開發和測試功率達 1.5 兆瓦的燃料電池電動推進系統。研究團隊強調：「研究人員首次成功運行了兩個最重要的組件——燃料電池和電動馬達，每個系統的功率均超過 1 兆瓦。」這一成就不僅展現了技術的成熟度，也為未來的高功率、零排放交通方式鋪平了道路。

BALIS 項目所推動的技術有望徹底改變高能耗交通運輸行業。當這些燃料電池系統由「綠色氫氣」供電時，即利用可再生能源製造的氫氣，將為實現二氧化碳零排放的可行性提供一條新的途徑。這一技術不僅使交通運輸更加環保，還有助於減少對化石燃料的依賴。E2U Empfingen 環境技術開發中心的 BALIS 測試場因其規模和靈活設計而在全球獨樹一幟，研究人員可以從單個組件到整個動力系統進行全面研究，開啟高功率、零排放旅行的新時代。

項目負責人 Cornelie Bänsch 解釋了這一測試設施的建立和調試的重要里程碑，並指出這一領域的技術挑戰巨大，因為這類功率級別的系統尚未在商業上可用。DLR 的設置涉及一個電動裝置，將 12 個燃料電池模組連接起來，每個模組包含超過 400 個單獨的電池，所有組件無縫協作，實現高效能。為了控制這一複雜的設置，研究團隊正在開發精密的操作策略，Bänsch 強調：「我們希望逐步穩定運行測試系統更長的時間，並將功率提升至 1 兆瓦以上。」一旦這一目標實現，團隊還將進行動態檔案測試，即在不同時間長度內以不同的高功率輸出運行，模擬真實世界的運行條件。

目前，全球有多位研究人員正在開發下一代燃料電池，以應對日益增長的能源需求。來自日本九州大學的研究人員最近開發出一種新的固態氧化物燃料電池（SOFC），成功在 300℃（500°F）下運行，這一溫度顯著低於典型的工作溫度。此外，西維吉尼亞大學的工程師們開發了一種先進的燃料電池，這種電池能夠高效處理可變能源來源，如太陽能和風能，從而徹底改變現代電網。該團隊的質子陶瓷電化學電池（PCEC）能夠儲存和生成電力，並從水中產生氫氣。開發這些高功率燃料電池系統是實現二氧化碳零排放交通的重要關鍵。通過利用來自可再生資源的「綠色氫氣」，這一技術將能夠促進氣候和環境兼容的交通方式。