在阿根廷國家實驗室的科學家們最近利用機器學習模型來識別新型化學「藥物」，以改善電池性能。研究團隊通過在一個小型數據集上訓練該模型，預測了能夠提升高壓電池技術性能的有效化學組合。研究人員在新聞稿中表示，「通過機器學習找到合適的『處方』，科學家可以確保電池以最佳狀態運行，為更高效和更持久的能源解決方案鋪平道路。」這一研究不僅顯示了機器學習在材料科學中的潛力，也為未來的電池技術發展提供了新的思路。

在訓練模型的初始數據集中，研究人員使用了28種添加劑，並預測了125種新組合的性能。這種方法使他們避免了一個估計需要四到六個月的實驗過程。阿根廷的計算科學家Hieu Doan指出，「傳統觀念認為需要大量數據來訓練機器學習模型，但我們的工作顯示，準確的預測模型不需要大量數據，只需一組良好的數據來正確執行即可。」這一發現為機器學習應用於電池材料的開發提供了新的視角，挑戰了以往的數據需求觀念。

研究集中於一種稱為LNMO的電池，該電池由鋰、鎳、錳和氧組成。這種電池具有更高的能量容量，且不需要鈷，這使得其在供應鏈上更具優勢。然而，LNMO電池的工作電壓接近5伏特，這超過了大多數電解質的穩定性極限。在新聞稿中進一步說明，「手機電池和單個電動車電池通常在約4伏特的低電壓下運行，但5伏特的LNMO電池遠遠超過了任何已知電解質的穩定性極限。」這一特性使得LNMO電池面臨著多重挑戰，因為電解質和陰極處於高度激發狀態，可能導致分解。

為了解決這一問題，科學家們使用電解質添加劑。有效的添加劑會在初始電池循環過程中分解，形成穩定的界面在電極上，這層界面能夠降低電阻並減少降解，從而提高電池的性能。從數百種可能的添加劑中識別出合適的選擇是一個漫長的過程，而阿根廷團隊則開發了一個機器學習模型，將添加劑的化學結構與其對電池性能的影響聯繫起來。Doan將這一過程比作基於觀察進行推理的過程，「我們如何描述這些分子，以便利用這些描述符來預測性能？」他表示。

該模型旨在建立添加劑化學結構與其對電池功能影響之間的聯繫。通過在選定的28種添加劑上訓練模型，系統學會識別與特定電池指標相關的分子特徵，例如電阻和能量容量。然後，它將這一知識應用於篩選125個新候選者，識別出幾種相比於初始數據集中添加劑能夠改善電池性能的選擇。這種將機器學習與實驗科學相結合的方法，為材料發現提供了一種創新的途徑，未來可能會在電池技術上帶來顯著的進步。

在首次觀察到的滑坡、雪崩，甚至是由推土機推動的沙堆，看似只是一堆顆粒朝著下方移動。然而，在這表面之下，隱藏著一個旋轉流動的世界，顆粒不僅僅是沿著明顯的路徑向下滑動，還可能側移或環繞運動。這些無形的運動稱為次級流動，長久以來在計算機模擬中被懷疑存在，但在實際材料中卻從未被直接觀察到。現在，科學家們首次利用一種強大的新型 X 射線成像方法捕捉到了這些流動。

這一發現可能會改變我們對雪崩、滑坡的理解，甚至影響我們日常處理像麵粉、小麥或藥物等粉末的方式。研究人員在過去幾十年中一直認為，當顆粒沿著坡道滑下時，大多數顆粒會遵循最陡的路徑向下流動，這被稱為主要流動。然而，理論和計算模型表明，並非所有顆粒都會跟隨這個路徑。部分顆粒會在表面下側移，輕微地改變滑坡的移動距離和速度。這些隱藏的流動雖然被認為存在，但實驗證明幾乎是不可能的。原因在於，停止顆粒進行 X 射線掃描會凍結運動，破壞自然流動。為了使顆粒變得透明而添加液體又會改變它們的行為。

研究人員因此只能依賴表面波紋或模擬的間接證據，從未能夠直接看到流動堆內部的三維運動。為了克服這一問題，研究作者設計了一個傳送帶推土實驗，將三毫米的玻璃珠放入長 0.55 米、寬 0.10 米的槽中。傳送帶將玻璃珠推向一側的牆壁，形成一個堆。為了在不干擾顆粒的情況下觀察內部，他們使用了一種新技術，稱為 X 射線流變成像，這是名為 DynamiX 的新設置的一部分。流變成像通過快速拍攝移動中顆粒堆的 X 射線圖像來運作，隨著顆粒的流動，它們會以變化的光暗模式阻擋 X 射線。

透過追蹤這些模式在每幀之間的移動，科學家們可以計算顆粒在堆內的速度和方向，而無需停止或干擾流動。這一設置拍攝的首批圖像顯示了堆表面上微弱的波紋。先前的研究已經暗示，流動內部的隱藏旋渦可能會導致這些波紋。然而，這是第一次，研究人員能夠將這些波紋與表面下的實際側向運動聯繫起來。

進一步的分析表明，研究人員從 X 射線數據中繪製了表面的圖像，並追蹤了顆粒在堆的全深度中的運動，而不僅僅是沿著主要流動。他們發現了側向和旋轉的運動，這提供了次級流動在顆粒材料中首次直接實驗證據。研究作者指出：「我們提供了一個在顆粒介質中通過動態 X 射線成像確認次級運動的實驗證據，而無需停止運動進行斷層掃描。」

這項研究顯示，次級流動是顆粒材料的基本特徵，無論是在雪堆、沙堆還是小麥筒倉中，這一發現具有重要價值。例如，在自然災害的情況下，忽略次級流動的滑坡或雪崩模型可能會低估碎片能夠移動的距離。將這一細節納入考量，可以幫助工程師設計出更好的預測和安全措施。

這些發現還對其他行業產生了影響，從製藥到農業，無數過程都依賴於顆粒或粉末的移動，因此了解隱藏的側向流動的存在可能改善材料的儲存、混合或運輸方式。然而，這項研究也存在一些限制。研究團隊研究的是在受控的推土設置中的玻璃珠，而不是實際的雪或岩石滑坡。此外，流動的完整三維圖像尚未完成，因為 DynamiX 系統目前僅能測量一個方向的運動。為了克服這些限制，研究人員計劃在未來擴展成像方法並測試更現實的材料。這項研究已發表在《自然通訊》期刊上。

位於康涅狄格州的一家公司獲得了合約，將負責生產世界上最強大的戰鬥機發動機之一的 F135 發動機的第 18 批次。這些發動機將為所有三種型號的 F-35 Lightning II 第五代戰鬥機提供動力。F135 發動機的推力超過 40,000 磅，已經證明了其安全性、準備度和可靠性。憑藉其第五代推進技術，這款發動機為作戰提供了明顯的技術優勢，幫助戰鬥機在戰鬥中取得勝利。

根據 Pratt & Whitney 的副總裁 Christopher K. Johnson 的說法，這款經過戰鬥驗證的 F135 發動機具有低可觀察性，確保操作人員能完成最關鍵的任務。他指出，F135 發動機的設計是為了確保任務的成功，並為當今和未來的戰鬥人員提供戰鬥與取勝的技術優勢。該公司聲稱，F135 發動機擁有無與倫比的低可觀察性特徵、世界級的熱管理技術以及最先進的集成發動機控制系統，這些特性使得 F135 成為 F-35 的核心。

F135 發動機為戰鬥人員提供了無與倫比的性能，能夠在最先進的威脅環境中開展行動，重新定義任務的可能性。Johnson 表示，這項合約將使其團隊能夠繼續提供這一關鍵能力，幫助美國及其盟友在未來幾十年內維持空中優勢。該公司透露，F135 發動機在多項第五代發動機特徵方面明顯優於第四代發動機，包括顯著增強的推力和熱管理能力、發動機飛行控制集成以及信號管理。

F135 的能力為戰鬥人員提供了對抗對手的關鍵優勢，使得 F-35 能夠在先進的反介入/區域拒止（A2/AD）環境中進行作戰，這也是國家防禦戰略的核心要素。根據 Pratt & Whitney 的資料，F135 計劃維持超過 67,000 個國內工作崗位，240 家美國供應商，並在 2024 年為美國經濟貢獻超過 91 億美元。迄今為止，Pratt & Whitney 已向包括 20 個盟國在內的全球企業交付了超過 1,300 台 F135 生產發動機。

該公司指出，F135 的設計考慮了維護的便利性和可負擔的持續性。F135 的三種型號通用性、先進的數字健康管理系統以及全球支持結構，包括共享零部件池和區域化的維護、修理和運營網絡，使得機隊操作人員在降低運營成本的同時，能夠輕鬆維護發動機。憑藉其先進的耐損設計和全面集成的預測健康監控系統，自 2006 年首飛以來，F135 在任務能力方面表現出色。F135 被認為是最可靠的戰鬥機發動機，為戰鬥人員提供了在任務需求下隨時準備就緒的保障。

該項目獲得的 28 億美元的未確定合約行動（UCA）將促進 F-35 戰鬥機的生產，進一步強化美國及其盟友的空中防衛能力。這項合約的達成不僅是對 Pratt & Whitney 技術實力的認可，也是對未來航空防禦需求的積極響應。

美國海軍新一代強大潛艇的建設已經開始，這艘潛艇名為 USS Wisconsin (SSBN 827)，將成為哥倫比亞級潛艇的第二艘，繼未來的 USS District of Columbia 之後。哥倫比亞級潛艇將取代美國海軍的俄亥俄級彈道導彈潛艇，後者通常被稱為「爆炸者」，它們作為潛艇發射彈道導彈的不可檢測發射平台。這些潛艇專為隱形設計，旨在提供可靠的二次打擊能力，並成為國家戰略威懾策略的支柱。

未來的 USS Wisconsin (SSBN 827) 的龍骨於 8 月 27 日在羅德島州金斯敦的通用動力電船公司 Quonset Point 設施上舉行的儀式中鋪設。海軍核推進計劃主任威廉·休斯頓 (Adm. William Houston) 在發言中表示：「我們的彈道導彈潛艇是國家核三位一體中最具生存能力的部分；它們是確保沒有敵手會低估美國決心的終極保證。」他強調，這艘潛艇的建造不僅是鋪設一個龍骨，而是為未來幾代人奠定安全的基礎，並承擔著國家最嚴肅的責任：通過力量來威懾戰爭、維護和平。

USS Wisconsin 是美國海軍第三艘以「威斯康辛州」命名的艦艇。原本的 Wisconsin (BB-9) 是一艘伊利諾伊級前無畏艦，於 1901 年服役，並在 1903 年之前擔任太平洋艦隊的旗艦。這艘艦艇在 1908 年加入大西洋艦隊，參加大白艦隊的環太平洋航行，並於 1920 年退役。根據新聞稿的報導，這艘新潛艇的建設將延續美國海軍悠久的歷史和卓越的傳統。

美國海軍的彈道導彈潛艇作為不可檢測的發射平台，將在未來的戰略中發揮重要作用。根據美國艦隊力量指揮部的消息，USS Wisconsin (SSBN 827) 目前正在由位於康涅狄格州 Groton 的通用動力電船公司和維吉尼亞州 Newport News 的亨廷頓·英戈爾斯工業公司進行建設。報導指出，這艘潛艇的水下排水量計劃為 20,810 噸。來自威斯康辛州的 300 多家國防承包商以及硬體和軟體供應商也在支持哥倫比亞級潛艇的設計和開發。這艘潛艇將擁有兩組船員，傳統上為藍色和金色船員，這些優秀的男女將操作和維護這艘核動力彈道導彈潛艇，以確保其在戰略威懾任務中的成功運行。

東京科學研究所的研究人員發現，水蒸氣可能是低溫固態氧化物燃料電池的關鍵。這一發現有望在未來為清潔能源應用帶來更高效和耐用的燃料電池。當前，大多數燃料電池將氫和氧轉化為電能，水蒸氣則作為「廢物」產品排出。雖然大部分燃料電池的運行是潔淨且高效的，但固態氧化物燃料電池（SOFC）通常需要在極高的溫度下運行，最高可達 1,832°F（1,000 °C）。這些高溫會導致材料迅速老化，使得系統的成本上升。因此，研究人員正在尋找在較低溫度（約 752°F/400°C 到 1,112°F/600 °C）下有效運作的陶瓷電解質，同時保持良好的離子導電性。

為了解決這一問題，研究團隊專注於一種名為鋇鈮鉬氧化物（Ba₇Nb₄MoO₂₀）的陶瓷材料。這種材料屬於鈣鈦礦相關氧化物，這是一種對離子傳輸非常有利的晶體結構。團隊解釋說，在這種結構中，氧化物離子（O²⁻）可以利用晶格中的空「間隙」位置進行移動，這可以比喻為多出的一些停車位，讓離子能夠在其中跳躍。團隊負責人山下正友教授指出：「一種新的『智能材料』被發現，它能在陶瓷內部增強氧離子的移動性，同時吸收水分。」通常這類材料具有導電性，但水（水合）如何影響這種導電性的機制並不十分明確。研究團隊發現，當這種材料暴露在水蒸氣中時，Ba₇Nb₄MoO₂₀ 對氧化物離子的導電性大幅提高。

在932°F的環境下，他們發現其導電性超過了原本的兩倍（從 2.5 × 10⁻⁴ 提高至 5.3 × 10⁻⁴ S/cm）。他們還確認，主要的電荷載體是氧離子（O²⁻），而非質子（H⁺）。這一發現的運作原理在於水蒸氣被吸收進入晶體結構中，從而增加了結構中的間隙氧離子（O²⁻）。這些氧離子在晶格內部形成和破裂小的「二聚體」單位（Nb/Mo）₂O₉，這促進了其他氧化物離子的運動。最終，這使得離子的移動變得更加迅速和自由。

這項潛在的革命性發現通過幹燥空氣和濕潤空氣的實驗，研究團隊進行了特殊的示蹤擴散研究，以追踪氧原子的運動。他們還利用人工智慧驅動的分子動力學模擬來驗證這一機制。這項研究使得低溫固態氧化物燃料電池的實現更加接近現實。如果燃料電池能夠在約 932°F（500 °C）的溫度下運行，而不是 1,832°F（1,000 °C），那麼由於材料降解減少，它們的壽命可能會更長。這樣也會降低成本，因為不需要使用昂貴的催化劑，從而使其在清潔能源的廣泛應用中更具可行性。這種「水合增強」的導電性解決了在中等溫度下使用陶瓷的主要障礙。山下教授補充道：「理解氧離子（O²⁻）和質子（H⁺）在陶瓷氧化物離子、質子以及雙離子導體中的導電性對於清潔能源至關重要。」這項材料科學的突破預期將大大推進離子導體的發展，而這些導體對於燃料電池和蒸汽電解電池等清潔能源技術是不可或缺的，這些技術是建立可持續的下一代社會和實現聯合國可持續發展目標的關鍵組成部分。該研究已發表於《材料化學 A》期刊上。

一組來自中國的研究人員最近報導開發了一種新的碳納米管基薄膜，該薄膜能夠抵抗高達 4,712°F（約 2,600°C）的高溫。這種新材料在航空航天、能源及其他高溫行業中，有望用作可擴展的絕緣材料。當太空船重返地球大氣層、超音速飛機飛行或者反應堆在高溫下運行時，所面臨的熱量往往比熔岩還要高，防止熱量造成損害是一個極具挑戰性的任務，因為大多數絕緣材料在超過 2,732°F（約 1,500°C）時便會失效。

目前一些材料能夠應對這些極端條件，但它們在過程中往往會導致過多的熱傳導。在極高的溫度下，輻射（由光或光子攜帶的熱量）成為最大問題，而這也是最難以阻擋的。因此，研究人員多年來一直試圖開發一種「夢想」絕緣材料，該材料能夠阻止固體、氣體及輻射的傳導，同時還需具備輕便和穩定的特性。

為此，清華大學的研究團隊據稱設計了一種新的絕緣材料，使用超對齊碳納米管薄膜（SACNT-SF）。團隊解釋，為了製作這種材料，他們首先生長直立的碳納米管陣列。在獲得這些碳納米管後，他們將其「拉」成薄片（類似於拉絲），然後將這些薄膜堆疊或捲成多層結構，形成超輕、具有多孔特性的碳納米管結構。這種巧妙的材料能夠有效減少各類熱傳導，尤其是在熱導方面，碳納米管表現出色。但在這裡，熱量必須在層之間傳遞，而不是沿著它們。這些管道寬度僅為 10–20 nm，並且有大量空間，意味著只有極少的材料可以讓振動（聲子）傳遞。

在氣體傳導方面，孔徑非常微小，氣體分子無法輕易移動或碰撞（這種現象被稱為克努森效應）。氣體分子會在孔內彈跳並損失能量，導致相對較弱的傳導。在輻射方面，碳納米管在吸收和散射紅外光方面表現優異，其內部電子結構（范霍夫奇點）使其與熱光子之間的相互作用非常強。通過以不同的角度堆疊層，輻射能夠被更有效地捕獲。研究團隊發現，這種新材料在室溫下的熱導率為 0.004 W/mK，而在 4,712°F（約 2,600°C）時為 0.03 W/mK。為了方便理解，石墨氈（常見的高溫絕緣材料）在相同溫度下的熱導率為 1.6 W/mK，這意味著該新材料的性能顯著優於傳統材料。

該材料非常穩定，經過 310 次在室溫和 3,632°F（約 2,000°C）之間的循環測試後，性能僅下降 5%。此外，這種材料的密度介於 5 至 100 kg/m³ 之間，顯示出其輕便的特性。碳納米管材料還具備彈性，可以環繞不規則形狀。生產寬度可達 550 mm 的薄片也是可行的，未來有潛力製作出數百米長的薄片。這種材料可能會成為各行各業的遊戲規則改變者，特別是那些需要優秀熱絕緣的行業，如太空船、超音速飛機、航空航天行業的噴氣發動機，或是核聚變反應堆和核電廠。

此外，它還可能在窯爐、熔爐和極端製造環境中發揮重要作用，甚至在電子設備中也會展現出其價值，因為空間和重量在這些應用中至關重要。展望未來，研究團隊計劃添加保護性塗層，以使這種裝置能夠在開放空氣中使用，而不會因氧化而失效。相關研究已發表在《先進功能材料》期刊中，進一步證實了這項技術的潛力和應用前景。