创新

建筑重新关注自然界，以应对环境危机。在不同的实验室和倡议中，仿生学作为一种能够改变地球上建筑和居住方式的方法出现。 这种观点提出了像生态系统一样运作的城市和像活体一样运作的建筑。在阿斯图里亚斯，一个专注于这一学科的研究中心正在开发将生物过程与城市设计相结合的方案。 目标是实现减少影响、再生资源并以自然系统的效率适应环境的基础设施。 自然作为重新思考城市设计的模型 仿生学基于研究生物体在数百万年中发展出的策略。通过这些观察，设计出能够解决当前挑战的解决方案而不耗尽环境。 这种方法建议城市像森林一样运作：空气、水和能量在封闭和再生的系统中循环。在这种框架下，建筑设计被视为自然领土的延伸。 建筑不再是僵硬的结构，而是转变为对气候和社会变化作出响应的适应性系统。从自然中学习成为创造更具弹性的空间的工具。 跨学科合作是实现这一目标的关键。生物学家、工程师、建筑师和环境专家合作将生物过程转化为城市技术。最终目标是开发能够维持生命而不损害其周围生态系统的城市。 隐藏在生物体和景观中的课程 植物和动物的适应为建筑领域提供了可复制的模型。树木如何运输水或交换养分的方式激发了资源管理的新解决方案。每个生物结构揭示了可以应用于城市系统的精细机制。 理解自然效率也使重新思考废物管理成为可能。生态系统中存在的封闭循环教会我们如何减少能量和材料的损失。仿生建筑试图模仿这些动态，以减少人类活动的影响。 通过将实验室置于自然环境中，研究人员在他们试图复制的过程中工作。对森林、湿地和活土的直接观察为可持续设计提供了宝贵的信息。这是一种结合科学、创造力和对生态系统尊重的方法。 海绵城市：受湿地启发的模型 城市洪水推动了吸收和调节水的系统的探索。湿地提供了如何处理大量水而不造成崩溃的明确例子。基于这种观察，海绵城市的概念应运而生。 这种规划类型包括可淹没公园、渗透性土壤和绿色屋顶。目标是让水渗入地面而不是饱和排水系统。这些机制降低了风险，同时改善了环境质量。 滞留池和绿色走廊的整合补充了这一策略。通过模仿自然水文过程，城市地区实现了生态平衡的恢复，为居民提供了更安全和健康的空间。 像森林一样净化空气的城市 在人口稠密地区，空气质量是最大的挑战之一。森林通过调节湿度、捕获颗粒物和产生氧气来作为参考。这些功能激发了以大气净化为中心的城市设计。 植被立面、活屋顶和大片绿色区域构成了这一模型的基础。生物活性表面的加入允许持续过滤污染物。建筑不再是障碍，而是成为环境的盟友。 这样，城市就像当地的气候调节器。向呼吸基础设施的过渡有助于缓解污染的影响。人类福祉成为评估城市设计的一个重要指标。 像活体一样运作的适应性建筑 仿生学提出了能够响应环境变化的建筑。这些设计整合了收集水、过滤空气和自主管理能量的系统。其运作类似于根据需要分配资源的树木。 人工光合作用表面允许将阳光转化为可用能量。这些技术包括能够净化空气的微藻或细菌等生物体。建筑采用生物过程来提高自身性能。 内部结构模仿植物通信网络以分配养分。这种方法旨在在不依赖复杂外部机制的情况下实现建筑内部的环境稳定。所选的材料优先考虑健康、轻便和效率。 这种新方法的环境和社会效益 仿生建筑提供了能够显著减少城市环境影响的提案。作为活体运作的建筑物最小化资源使用并优化其内部管理。这转化为更少的能量消耗和更少的相关排放。 基于封闭循环的系统减少了废物的产生并促进了持续的再利用。净化表面的整合有助于改善空气和水的质量。城市变得对居民来说更健康。 此外，这些方法增强了对极端气候现象的弹性。海绵城市、适应性建筑和再生基础设施减少了脆弱性。人口受益于更安全、更绿色和更平衡的环境。

中国研究人员设计了有史以来测量到的最有效的硅太阳能电池，其认证效率达到了27.81%。 这一成就于2025年发表在《自然》上，并由德国哈梅林太阳能研究所独立验证，巩固了重新定义太阳能极限的突破。 主角是一种接近硅理论极限的HIBC（混合交叉背接触）电池：Shockley-Queisser极限，位于33.7%。目前，商业电池的效率约为26%，因此每增加十分之一都是一个巨大的技术挑战。 填充因子的挑战 中国团队的进展集中在解决一个老问题：填充因子（FF），它是衡量电池利用其产生的电力能力的指标。 低FF意味着由于内部设计或电荷复合而导致的电流损失。 高效电池通常在这一点上遇到困难，更多地停留在理论上而非实践中。 隆基公司通过基于两个关键创新的混合解决方案克服了这一障碍。 两个决定性进展 1. 激光创建的后接触 团队采用了一种激光工艺来晶化接触材料，为电子生成超导路径。 结果：更稳定的电流。 卓越的填充因子：87.55%，这是单结硅电池的理想值。 2. 先进的表面处理和iPET 第二个创新是iPET（原位钝化边缘技术），它钝化了电池的边缘，这些区域特别容易出现损失。 显著减少了电荷复合。 “消除”了限制性能的电泄漏。 认证和未来步骤 欧洲认证确认了在严格控制条件下的27.81%效率。 隆基的研究人员已经在两个方面展开工作： 优化电接触以进一步降低内部电阻。 完善激光工艺，使技术能在不增加成本的情况下走出实验室。 目标不仅是打破记录，还要实现可扩展和经济实惠的技术，能够以合理的价格大规模生产。 对太阳能行业的影响 中国在从PERC到TOPCon的光伏创新扩展方面表现出巨大的能力。现在的问题是，HIBC技术是否能走同样的道路。 多家欧洲和亚洲公司已经开始调整试点生产线以评估实际生产成本。 效率的累积效益 尽管改进看似增量，但其影响巨大： 无需安装额外结构即可为更多家庭和企业供电。 在空间有限的地区促进能源社区。 降低成本并加速仍依赖天然气的行业电气化。 为与钙钛矿的串联铺平道路，其中HIBC电池可以作为底层，超过30%的总效率。 隆基的HIBC太阳能电池所达到的效率记录不仅是技术上的胜利：它是迈向更清洁、更可及且符合地球极限的太阳能的一步。 每一次进步都让可再生电力更为丰富、经济，并有能力支持全球能源转型的未来更近了一步。

塑料替代品在生态推动下取得进展，得益于由海藻制成的包装。这种可生物降解的替代品最初是一个大学实验，如今正在欧洲扩展。 其在大型活动中的应用证明了在不产生持久废物的情况下为人群提供食物是可能的。面对遏制塑料污染的紧迫性，这些包装适应不同的格式。 目标是替换从快餐托盘到冷热饮料容器。该提案集成到现有的废物管理系统中，便于采用。 海藻革命正在对抗一次性塑料。照片：Instagram/ @notpla。 自然包装的倍增 海藻涂层可以将盒子、托盘和包装转化为可堆肥的物品。其在体育场、办公室和博物馆中的使用标志着在物流主导的空间中的进步。 餐饮公司和大型体育场馆已经在不改变操作的情况下采用这些替代品。增长也扩展到零售业，包括餐馆和熟食店。 新系列包含无塑料窗户，可以在不影响生物降解的情况下查看产品。预计在几年内，这种解决方案将在不同国家广泛使用。 寻求全球规模的提案 由Notpla推动的项目通过直接向纸板制造商提供涂层来扩大其覆盖范围。目标是从工业上减少合成聚合物的使用，而不仅仅是在最终产品中。 推动这一进展的公司希望将无塑料变成可识别的标准。科学发展继续进行杯子的原型设计和现有格式的改进。 尽管海藻不能复制塑料的全部屏障，但其降解能力是其主要优势。这一特性使其成为向真正可持续材料过渡的关键解决方案。 海藻革命正在对抗一次性塑料。照片：Instagram/ @notpla。 该倡议的环境和社会效益 海藻的使用减少了石油衍生塑料的需求，并减少了与其生产相关的排放。由于可堆肥，这些包装防止废物在海洋和垃圾填埋场中停留数十年。 它们还可以减少微塑料的存在，这是对健康和生态系统日益严重的问题。其快速降解有助于更清洁的生命周期，与循环经济模型兼容。 生产促进了与可持续海藻种植相关的本地链的发展。此外，还推动了在一次性消费难以替代的行业中的负责任实践。 生态包装时尚的起源和演变 通往自然替代品的道路始于小型实验性举措。随着环境意识的增强，出现了旨在替代合成材料的项目。海藻提供了一种独特的组合：可用性、低影响和功能特性。 当企业和组织承诺减少废物时，这一运动得到了加强。国际奖项和机构支持巩固了该行业的信誉。目前，天然聚合物的发展代表了应用于设计的生态时尚的新阶段。 这些进展使人们可以想象一个未来，包装消失而不留痕迹，可持续性不再是趋势，而是全球规范。

GAC集团，作为中国最重要的汽车制造商之一，在国内完成了首条大容量固态电池生产线，达到了历史性里程碑。随着这一宣布，该公司加入了东风的行列，这家知名的亚洲品牌几周前也展示了类似的进展。 这一发展有望彻底改变电动汽车市场，因为新电池不仅提高了安全性和稳定性，还使车辆的续航能力翻倍，改变了消费者的期望，加速了向更可持续交通的过渡。 延长的续航和增强的安全性 目前，GAC的生产线处于初期阶段，正在制造用于测试的小批量电池单元。然而，技术进步已经引起了全球的关注：如今每次充电行驶约500公里的电动汽车，得益于这些创新电池，可能会超过995公里。 与传统的锂离子电池相比，关键区别在于使用固体材料代替液体电解质。这一变化使其能够承受高达400°C的温度，而传统电池只能承受200°C，降低了热失效的风险，提高了安全性。 更高的能量密度和容量 新的固态电池单元提供了几乎是当前电池两倍的能量密度。据GAC称，其容量达到60 Ah，能量密度为7.7 mAh/cm²，而传统电池为5 mAh/cm²。 这意味着每个电池单元可以储存更多的能量，显著增加电动汽车的续航能力，提供更接近燃油汽车的驾驶体验。 制造过程中的创新 为了生产这些先进的电池单元，GAC开发了一种基于“干式阳极”的工艺，将多个制造步骤合并为一个高效的操作。 这种方法： 优化生产速度。 减少能源消耗。 降低制造成本。 创新对于电动汽车的大规模采用至关重要，因为提高效率和降低成本是使这些技术对消费者更具吸引力的关键因素。 测试和生产时间表 尽管取得了进展，但该技术仍处于初期阶段。GAC计划在2026年开始车辆集成测试，使用测试模型在实际条件下验证性能和安全性。 大规模生产计划在2027年至2030年之间进行，这是一个过渡期，将验证这些电池单元的长期效益和可靠性。 面临的挑战 这一创新的成功将取决于： 确保可靠的材料供应链，特别是固体电解质。 降低生产成本，使电池在商业上可行且价格合理。 对用户体验的影响 固态电池的采用可能会重新定义电动汽车驾驶员的体验： 续航能力翻倍，减少充电停顿。 更高的热安全性和稳定性。 推动电动汽车的大规模采用。 随着这些改进，电动交通越来越接近传统燃油汽车的舒适性，消除了消费者的主要顾虑之一：有限的续航能力。 GAC集团的进步标志着汽车行业的一个转折点。固态电池不仅代表着技术的飞跃，也为加速全球能源转型提供了机会。如果生产计划得以实现，到2030年，我们可能会迎来一个新的电动汽车时代，这些汽车更安全、更高效，续航能力超过每次充电900公里。

从远古时代起，木材一直是人类的重要资源。从史前住宅到现代摩天大楼，其用途随着建筑技术的发展而演变。如今，一项科学进步可能重新定义其在建筑中的角色：超级木材的诞生，这是一种结合了天然木材温暖外观和比钢更高强度的材料。 什么是超级木材？ 超级木材是由马里兰大学的研究人员开发并由美国公司InventWood商业化的一种材料。其制造工艺使得木材比传统木材强十倍且轻六倍，在效率和可持续性方面提供了显著优势。 根据发表在Nature上的一项研究，超级木材的强度重量比优于大多数金属和结构合金，这为建筑和汽车工业等多样化领域的应用打开了大门。 制造过程 超级木材的发展基于天然木材的分子改性： 去除木质素，这是一种提供颜色和刚性的成分。 在水和化学品中煮沸以准备结构。 在细胞水平进行热压，压缩纤维素纤维并产生氢键，加强内部结构。 结果是一种能够承受极端冲击的材料。在实验室测试中，甚至可以抵挡子弹射击而不被穿透。 建筑和设计中的应用 InventWood已在其位于马里兰州弗雷德里克的工厂开始商业生产，并计划推出两条主要产品线： Superwood Exteriors：用于外部应用，如外墙和户外家具，具有高耐火性、耐湿性和抗紫外线能力。 Superwood Interiors：专注于室内，提供耐用的地板、家具和楼梯饰面。 在建筑中，超级木材可以使结构轻四倍，减少基础重量并提高抗震性。 环境影响和可持续性 超级木材的生产过程产生的碳排放量比钢铁制造少90%。此外，木材作为一种长期碳储存系统，在应对气候变化中发挥了作用。 尽管其当前成本高于传统木材，但公司希望通过扩大生产和工业化过程来降低成本。 行业挑战 超级木材的大规模采用对建筑行业提出了挑战。根据Philip Oldfield，新南威尔士大学的建筑学教授，主要障碍不在于材料的强度，而在于行业缓慢接受结构性变革的谨慎态度。 工程木材的使用已经证明在与钢铁和混凝土的竞争中具有竞争力，但仍需要试点项目和技术培训来加速其整合。 自然与工程之间的转折点 最初作为对透明木材的研究，现已发展为一种能够挑战最强金属的材料。由Liangbing Hu领导的项目拥有超过140项注册专利，展示了科学在重新发明传统资源和开启建筑与设计新可能性方面的潜力。 下一阶段将是其大规模实施。如果能够克服监管障碍并在实际项目中证明其效率，超级木材可能成为钢铁或钛的可行替代品，标志着可持续建筑的一个重要转折点。