最近在東京科學院進行的一項研究顯示，水蒸氣能顯著提高以 Ba7Nb4MoO20 為基材的燃料電池效率。這種陶瓷電解質材料在燃料電池中的潛力受到廣泛關注，研究團隊還包括來自倫敦帝國學院和九州大學的科研人員。研究發現，在水蒸氣的作用下，Ba7Nb4MoO20 的效率幾乎翻了一番，這是因為水分子促進了氧離子在材料中的快速移動，特別是在高達 932 華氏度（約 500 攝氏度）的高溫下。

燃料電池的工作原理在於其能夠產生清潔能源，並已在太空任務中應用以提供電力和飲水。有些燃料電池使用電解質，但通常需要在非常高的溫度下運行（可達 1,832 華氏度或 1,000 攝氏度），這使得部件的磨損速度加快。因此，提高燃料電池的效率一直是許多工程師和研究人員的關注重點，尤其是在降低運行溫度的情況下開發高導電性電解質的需求越來越迫切。

關於 Ba7Nb4MoO20，這是一種特殊的晶體，屬於六方鈣鈦礦相關的氧化物。在這種材料中，氧化物離子（O²⁻）可以在其晶體結構的某些間隙中自由移動。這種稱為間隙擴散的運動使得材料在濕潤和乾燥條件下都能有效導電。然而，科學家們對水分（水合）如何影響這些氧化物離子的移動以及材料的導電性尚未完全理解。

為了解決這一問題，研究人員製作了 Ba7Nb4MoO20 顆粒，並在不同溫度下觀察其在乾燥和潮濕條件下的傳輸特性。他們利用氧氣和水蒸氣，通過測量電動勢來評估 O²⁻ 和 H⁺ 對電導率的貢獻。此外，他們還使用示蹤擴散實驗來追踪氧化物離子在材料中的擴散行為。當材料暴露在水蒸氣中時，其導電能力明顯增加，與在乾燥空氣中的表現相比，主要承載電荷的粒子是氧化物離子（O²⁻）。

在 932 華氏度下，材料內部的氧氣移動幾乎增加了一倍，而在潮濕空氣中的總電導率（5.3 × 10⁻⁴ S/cm）是乾燥空氣（2.5 × 10⁻⁴ S/cm）的兩倍多。這一導電性提升的原因是材料吸收了水蒸氣，並在其結構的微小空隙中添加了多餘的氧化物離子。計算機模擬顯示，這些額外的離子在晶體內形成了稱為 (Nb/Mo)₂O₉ 的原子對，隨著這些原子對的斷裂和重組，氧化物離子能夠更容易地移動。這一現象使得材料在導電性方面表現更佳。

研究團隊的領導者 Yashima 教授表示，了解氧化物離子（O²⁻）和質子（H⁺）在陶瓷氧化物中導電的機理對於推動清潔能源的發展至關重要。他強調，這一材料科學的突破預期將大大推進離子導體的發展，這對於燃料電池和蒸汽電解質電池等清潔能源技術至關重要，這些技術是建立可持續的下一代社會及實現聯合國可持續發展目標的關鍵組成部分。這些研究結果已發表在《材料化學A期刊》上。

美國的科學家們設計了一種碳纖維塑料複合材料，這種材料不僅能像皮膚一樣自我修復，還能在加熱時恢復到原始形狀，並且在強度上超越鋼材。這種新的可回收材料被稱為芳香熱固性共聚酯（Aromatic Thermosetting Copolyester，簡稱ATSP），由德克薩斯農工大學與塔爾薩大學的研究人員共同開發。這項研究得到美國國防部的資助，由德克薩斯農工大學航空工程系的納拉吉（Mohammad Naraghi）博士領導，這項研究為國防、航空和汽車行業的變革性應用鋪平了道路。

納拉吉博士表示，這種材料不僅超耐用，而且具有適應性。他指出，從受損飛機的按需修復到提高車輛乘客安全的設計，這些特性使其在未來的材料和設計創新中具有極大的價值。ATSP獨特的鍵交換化學使得組件能夠通過簡單加熱來修復裂紋和變形，從而將其恢復到接近原始的強度，甚至有時能夠提高強度。根據納拉吉的說法，在航空應用中，極端的應力和高溫可能導致材料的危險損壞，當損壞影響到飛機的關鍵部件時，機組人員可以利用這種按需自我修復技術恢復功能。

此外，這項技術在提升汽車安全設計方面也顯示出潛力。據報導，這種材料可以在碰撞後恢復車輛的形狀，更重要的是，通過保護乘客來大幅提高安全性。納拉吉博士展示ATSP這種碳纖維智能塑料的圖片顯示，這種材料可回收，是傳統塑料的更可持續替代品。其化學結構在多次重塑循環中保持穩定，成為減少廢物而不妥協可靠性的強有力候選者。

ATSP屬於新興的維特里默（vitrimer）類材料，兼具傳統塑料的最佳特性。納拉吉進一步解釋說，這類材料將熱塑性柔韌性與熱固性穩定性結合在一起。因此，當與強碳纖維結合時，便能獲得比鋼材強度高數倍但重量卻輕於鋁的材料。當加強不連續纖維時，維特里默能夠多次重塑、壓碎並模具成新的形狀，而其化學結構並不會降解。

為了研究ATSP的自我修復和形狀變化能力，研究人員進行了循環蠕變測試，通過反覆拉伸和釋放材料來測量其儲存和釋放應變能量的能力。研究中使用循環加載識別出兩個關鍵溫度：第一個是玻璃轉變溫度，在這個溫度下，聚合物鏈能自由移動；第二個是玻璃化溫度，這時鍵結變得活躍，能夠實現修復、重塑和恢復。在一項試驗中，他們將複合材料加熱至約320華氏度（160攝氏度）以觸發形狀恢復。結果顯示，ATSP樣品在數百次應力和加熱循環中未出現故障，並且在修復過程中變得更加耐用。

在另一項實驗中，他們將受損樣品暴露於536華氏度（280攝氏度）之下，經過應力測試後，經過兩次完整的損壞修復循環，材料幾乎恢復到滿強度。到第五個循環時，由於製造缺陷造成的機械疲勞，修復效率下降至約80%，但化學穩定性仍然保持不變。納拉吉教授在新聞發佈會中表示，這種材料就像皮膚一樣可以拉伸、修復並恢復到原始形狀，變得比最初製造時更耐用。這項突破不僅代表著一種新材料，更是科學與戰略合作能夠創造出演變和適應的塑料的藍圖。納拉吉強調，通過試驗和錯誤、合作與夥伴關係，才能將令人興奮的好奇心轉化為有影響力的應用。這項研究已發表在《高分子》（Macromolecules）及《複合材料期刊》（Journal of Composite Materials）上。

一組來自卡爾加里大學的學生正在為明年初將該市首個由學生建造的衛星送入太空而準備，根據 CBC News 的報導，這個名為 FrontierSat 的項目主要由施魯里克工程學院和科學學院的本科生主導。這支團隊希望衛星能夠捕捉到有關一種鮮為人知的太空天氣事件的寶貴數據。Pierre Dawe，作為工程學生及團隊的結構負責人，表示：「我們正在做的事情是相當新穎的。由於卡爾加里並不是一個特別大的航空航天中心，這對於團隊中的每個人來說都是一個很好的機會，能夠參與其中並學習設計能夠進入太空的設備。」

FrontierSat 由一個名為 CalgaryToSpace 的學生團體管理，該團體成立於 2020 年，現有超過 100 名成員參與，並且多年來有更多人貢獻進來。儘管其他加拿大學生團隊，例如阿爾伯塔大學和多倫多大學的團隊，已經發射過衛星，但 FrontierSat 的目標是更詳細地研究上層大氣。這艘衛星是一個 CubeSat，一種約 30 厘米長的小型衛星，大小大致相當於一條麵包。CubeSat 將攜帶兩個儀器：一個迷你等離子體成像儀和一個可展開的複合材料格子桅杆。成像儀將專注於強熱輻射增強現象（STEVE），這是一種類似於北極光但通常較窄且呈紫色的稀有上層大氣光現象。團隊計劃將其研究結果發表在論文中。

團隊成員 Meagan Davies，擁有天體物理學和生物醫學工程的雙學位，表示：「STEVE 尚未受到充分研究。我們主要是希望通過這個來深入了解太空天氣。」衛星的桅杆不會攜帶附加儀器，但將配備一台相機來監控航天器並捕捉太空圖像。該項目部分資金來自加拿大太空局的國家補助計劃，還有大學的資助和學生自發性籌款。加拿大太空局在接受 CBC News 採訪時表示，認識到支持太空研究的重要性，並鼓勵學生追求科學和工程的職業。

在尋找發射提供商的過程中，團隊面臨了延遲的挑戰。他們計劃通過德國公司 Exolaunch 將 CubeSat 發射到 SpaceX 的 Falcon 9 火箭上。根據 CBC News 的報導，原定於秋季的發射已推遲至 2026 年初，因為初始的航班已經過度預訂。技術挑戰同樣顯著，Aarti Chandiramani，作為一名地理信息工程和航空航天學生，表示：「將所有其他組件組合在一起，集成所有內容並確保它們無縫運作，可能是最大的技術挑戰。」衛星已經經歷了廣泛的測試，包括在六月進行的最終隨機振動測試，以模擬發射過程中的壓力。Yuki Zhou，作為本科團隊成員，表示：「這是我們迄今為止最大的成就之一。」

FrontierSat 預計在地球上空約 510 公里處運行，壽命可持續最多七年，儘管太陽活動和其他因素可能會縮短其壽命。對於這些學生來說，這次任務不僅是關於獲取實踐經驗，更是科學發現的過程。首席研究員及助理教授 Johnathan Burchill 表示：「這很有趣，這是最主要的事。」他認為這是一個非常有趣的項目。

在中國北方的鄂爾多斯，30MW 的 100% 氫氣渦輪機建設已經開始。這個渦輪機將被整合進位於奧托克高新技術產業開發區的可再生能源儲存和發電系統中。根據 Fuel Cell Works 的報導，這一項目將風能、太陽能、氫氣儲存、電解以及綠色氨結合成一個閉環能源系統，旨在驗證大規模氫氣發電的可行性。這台渦輪機將完全使用氫氣運行，而不是氫氣與天然氣的混合，這對於這樣規模的項目來說是全球首創的成就。

在 2020 年，日本的川崎重工展示了一台 100% 氫氣渦輪機，而西門子則在 2023 年推出了其 100% 氫氣型號。然而，中國的這一新項目是首個將渦輪機與大規模可再生能源和現場儲存直接整合的項目，這意味著它將是第一個完全依賴氫氣運行的同類型設施。該項目是依晶科風光氫一體化綠色氨項目的組成部分，明陽氫能，作為明陽智慧能源的子公司，與深圳能源共同開發這一項目。

這台渦輪機將具備 500MW 的上游風能產能，並配有一個 5MW 的獨立光伏陣列以及 240MW 的電解設備，這些設備每小時可生產 48,000 Nm³ 的氫氣（約 4.3 噸/小時）。此外，該設施將包括十二個 1,875 m³ 的球形儲存罐，以及一個年產 15 萬噸綠色氨的工廠。

該項目的最終目標是部署一個「電力-氫氣-電力」的閉環循環系統。這一系統將把綠色電力轉換為氫氣進行儲存，並在可再生能源產出較低的時候用於發電。這將有助於穩定供應，解決電網的不穩定性。該設施將在內蒙古的氫能示範中心的野心中扮演關鍵角色，並可能成為全球尋求將氫氣整合進可再生能源主導電網的未來項目的指導案例。

根據 Fuel Cell Works 的報導，批評者指出電解、儲存和燃燒過程中的能量損失，這可能導致高昂的能源成本。然而，中國通過建立一個全面的綠色氫氣生態系統，旨在成為全球清潔能源的領導者。根據報導，今年中國在可再生能源方面取得了顯著進展，從一月到五月，新增了 198 GW 的太陽能和 46 GW 的風能，這相當於印尼或土耳其的全部電力產出。根據中國於 2020 年宣布的「雙碳」戰略，目標是在 2030 年達到碳排放峰值，並在 2060 年實現碳中和，這些計劃包括到 2030 年將風能和太陽能的產能擴展至 1,200 GW，並在今年內將每單位 GDP 的二氧化碳排放減少 18%。

中國研究人員最近開發了一種小型發射器，可以捕捉太空垃圾，這項技術的潛在軍事用途引發了對太空軍事化日益增加的擔憂。這一設備的詳細信息上個月在《航空與航天科學學報》上發表，該發射器採用封閉氣體能量吸收機制，能夠安靜地將一個裝有網子的膠囊推向軌道目標。與傳統火炮不同，這種發射器不會產生煙霧、火光或顯著的振動，因此能夠進行精確操作，而不會對主載具造成不穩定影響。

這種發射器由南京、上海和沈陽的航空航天工程師團隊設計，主要由南京科技大學的副教授岳帥領導。根據研究，這種小型火藥裝置能產生高壓氣體，推動活塞向前運動。在預設壓力下，一個薄弱的機構會斷裂，釋放出彈丸。發射器的設計中，35度的環形結構能夠通過向內彎曲來吸收大部分後座力，從而將峰值推力降低超過9%，相比之下，20度的環形結構效果較差。這一設計將槍管的位移最小化至僅有3.45毫米，封閉的蓋子能夠將氣體封存，避免污染太空環境。

研究人員指出，發射器的角度對於最大化能量吸收至關重要。這一成果使得這種發射器能夠避免傳統太空武器系統所面臨的振動、火光和碎片問題，這些問題往往會損壞脆弱的衛星儀器或影響其電源供應。該系統的主要任務是應對日益嚴重的太空垃圾問題，包括已失效的衛星和已耗盡的火箭級別，這些都對在運行的航天器構成威脅。發射器的膠囊能夠部署一個網子，將垃圾包裹並固定，然後引導其進入大氣層，最終在再入過程中燒毀。

該團隊強調，這一設備體積小，無需外部電源，且可在標準工廠中進行大規模生產。與需要大型電源、超導線圈和複雜冷卻系統的電磁軌道炮相比，基於火藥的設計成本更低、更耐用，且在軌道上長期部署更為方便。儘管論文中並未提及軍事用途，但太空分析師指出，該技術可以輕易地被改裝，用於關閉對手的偵察或通信衛星。一位不願透露姓名的北京太空科學家告訴《南華早報》，這種裝置的使用將不會產生爆炸或明顯的攻擊跡象，外界觀察者可能會認為衛星自然失效。

這種發射器作為隱秘反衛星武器的潛力，正值太空地緣政治競爭加劇之時。1967年的《外層空間條約》禁止在軌道上使用核武器，並要求和平使用天體，但並未明確禁止常規動能武器。目前尚不清楚這種裝置是否已經投入使用或仍在開發中。岳帥的學校簡介中指出，他是太空武器系統的專家，已有「兩個有效載荷在軌運行」，並計劃發射更多。這一項目顯示出中國在可用於民用和軍用的太空技術上持續的投資。分析人士認為，這些進展突顯了需要更清晰的國際規則，以防止誤解或太空中局勢升級的風險。

MagicLab，一家中國的機器人初創公司，最近發布了一段新影片，展示其旗艦人形機器人 MagicBot 的卓越拉力。影片中，MagicBot 展現了其強大的拉力，可以成功拉動三名成人坐在一輛推車上，總體重約為 551 磅（250 公斤）。這段影片漸進式地顯示了該機器人從拉動一個人開始，接著是兩個人，最終能夠拉動三個人，並逐步增加負重，分別為 176 磅（80 公斤）、375 磅（170 公斤），直至創下拉重紀錄。

在影片中，MagicBot 看似輕鬆地完成這一任務，對於大多數負重情況下均能保持相對穩定的行走速度。然而，隨著負重的增加，機器人的速度逐漸下降，從 1.57 英里每小時（0.7 米每秒）降至 0.67 英里每小時（0.3 米每秒）以應對最重的負載。這款機器人是第三代人工智能（AI）控制的人形機器人，旨在用於工業自動化。據報導，MagicBot 的多功能性使其能夠執行家庭任務、公共服務角色，以及如搜索救援等專業角色。

在計劃中的工業角色中，MagicBot 能夠與人類和其他 MagicBots 一起工作，並在產品檢查、物料處理、元件選擇、掃描和倉儲等方面達到毫米級精度。它能夠執行如在工作站之間轉移物料的任務，並能適應生產線佈局的變化。根據 MagicLab 的說法，這款機器人每隻手臂可以承載 44 磅（20 公斤）的負載，總重量可達 88 磅（40 公斤）。最新的影片也清晰地展示了它的拉力能力。

MagicBot 的定位精度可達亞毫米級，這使其能夠抓取柔軟、光滑或靈活的物體。它配備了六個微型高扭矩伺服驅動器和多維壓力傳感器，能夠進行精細處理，例如摺疊嬰兒衣物、澆水、烤棉花糖和表演魔術。根據 MagicLab 的說法，MagicBot 具備 42 種自由度，能夠提供類似人類的動作。它還配備了 LiDAR、RGBD 攝像頭、魚眼鏡頭和超聲波傳感器，實現 360 度的環境感知。

該機器人由自研的導航算法進行控制，以實現避障和路徑規劃。它還具備抗震、抗干擾的設計，能夠在不平坦的地形上運行。MagicBot 的電池壽命可達五小時，這使其幾乎可以實現持續運行。該機器人展現出類似人類的直腿走路方式，並能在戶外進行跑步訓練，例如持續運行 4 分鐘，為半馬拉松活動做準備。

憑藉其 AI 功能，MagicBot 能夠通過運動控制網絡學習和優化行走姿勢。它還可以利用 MagicData AI 引擎進行模型訓練，結合合成、遠程操作、模仿學習和實時數據。MagicBot 在一些顯著的示範中得到了展示，例如摺疊和整理衣物、烤棉花糖、以及輕柔地澆水。該機器人還能夠進行手部技巧（如將雞蛋變成球）、隨音樂跳舞，並在戶外跑步及應對複雜地形。MagicBot 是公司致力於成為市場領導者的一部分，目前已經在中國的一些工廠中進行了小規模的實地部署，並計劃於 2025 年第一季度正式進入小規模量產。

曼徹斯特大學最近獲得了一項資助，旨在改變核反應堆中的石墨生命周期。這項由曼徹斯特大學主導的計劃，還將得到牛津大學、普利茅斯大學和拉夫堡大學的參與。這個為期五年的計劃名為「促進先進模塊化反應堆石墨的生命周期方法」（ENLIGHT），其目標是開發支持英國部署下一代核能所需的關鍵技術。

ENLIGHT 計劃在兩個重要方面發揮作用，首先是確保核石墨的可持續和自主供應，其次是尋找處理輻照石墨廢料的解決方案。該項目得到英國研究與創新局（UK Research and Innovation）工程與物理科學研究委員會（EPSRC）、高等教育機構的支持，以及來自行業夥伴約670萬美元（約 HK$ 5,226萬）的貢獻。

ENLIGHT 計劃的目標是支持英國向核能過渡，以達到該國的淨零排放目標。根據設定，英國希望到 2050 年實現 24 吉瓦的新核電。石墨是許多下一代先進模塊化反應堆、高溫氣冷反應堆和熔鹽反應堆設計中的關鍵組件。根據曼徹斯特大學的新聞稿，石墨約佔反應堆建設成本的三分之一。然而，儘管其重要性，英國仍依賴進口來滿足需求。因此，英國迫切需要建立一條適合核反應堆的本土石墨供應鏈。

此外，英國目前存儲著超過 10 萬噸的輻照石墨，隨著現有的先進氣冷反應堆群計劃於 2028 年停用，未來將有更多輻照石墨進入儲存。該計劃旨在回收現有的輻照石墨，並生產適合未來核反應堆的新石墨。它還將設計出能夠承受核反應堆極端條件的新石墨材料，並進一步研究如何改善其使用壽命。

根據新聞稿，該計劃將幫助英國在未來的廢物管理中節省高達 26.9 億美元（約 HK$ 209.82 億）的費用。曼徹斯特大學核石墨主任Abbie Jones教授表示：「核石墨在先進反應堆的安全性和效率中發揮著至關重要的作用，但目前英國仍依賴海外供應商提供這種材料。ENLIGHT 將為重建英國本土石墨供應鏈奠定基礎，同時開發可持續的輻照石墨回收和重用解決方案。」Jones 教授進一步指出，他們將尋求將日益增長的廢物流轉化為有價值的資源。這項計劃將減少廢物、增強能源安全，並支持該國的淨零排放目標。

ENLIGHT 計劃還希望培養下一代石墨科學家和工程師，以支持英國的清潔能源未來。牛津大學將負責該計劃的石墨選擇和設計相關功能。拉夫堡大學的研究人員將通過先進的計算建模，探索核石墨在極端條件下的行為。普利茅斯大學的團隊將分析多孔材料，這是評估重新利用石墨性能的重要一步。這些努力將有助於推動英國在核能領域的自給自足，並為未來的清潔能源發展奠定基礎。