创新
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“活性”水泥：丹麦科学家推出一种储存和回收能量的创新
Convertir el 水泥为能源来源，直到最近还被认为是一种科学怪癖。然而，丹麦的一组研究人员证明，可以赋予这种日常材料一种全新的功能：储存电力并在需要时回收，几乎就像墙壁中隐藏的电池一样。
初步惊人的结果
在实验室测试中，改良水泥达到了≈178 Wh/kg，对于一种迄今为止仅用于承载负荷的结构材料来说，这是一个显著的数字。此外，它可以在接收营养后恢复其性能，即使在不活动期间也是如此。
该项目由Qi Luo领导，他是奥胡斯大学土木与建筑工程的博士后研究员，致力于减少水泥的影响并将这种材料转变为不仅仅是静态支撑。
隐藏在墙壁中的超级电容器
在当前的能源模型中，存储依赖于外部电池和需要空间和维护的额外设备。将这种功能直接集成到墙壁、地基或桥梁中完全改变了逻辑。
这种功能性水泥并不寻求替代大型电池，而是扮演补充角色：
补偿需求高峰。
稳定分布式太阳能。
为小型传感器供电。
在微小断电期间维持基本系统。
所有这些都不占用已建建筑物的额外空间。
生物核心：电活性细菌
该创新基于电活性微生物，特别是Shewanella oneidensis，一种能够将电子移动到附近表面的细菌。这些细菌并不是惰性填充物，而是创造了一个氧化还原网络，捕获和释放电荷。
为了使它们在一种敌对的材料中生存——碱性、致密且缺水——团队设计了一个内部通道微网，通过其中循环盐和维生素溶液。这是一种最低限度的维护，几乎就像“给墙壁喝水”。
水泥的配方具有调整的孔隙结构，以允许离子移动而不削弱其机械强度，确保其仍然是具有与传统混凝土相同承载能力的水泥。
实验室实验
结果是坚实的：
能够点亮LED的块，串联连接。
在接收营养后恢复高达80%的性能。
即使在接近0°C的情况下也能稳定运行。
即使部分微生物死亡，由于充满氧化还原分子的残留生物膜，材料仍保持电能力。
这是一种混合行为：混合生命和材料，效果比预期更好。
挑战和未来应用
将生物体整合到必须持续数十年的材料中提出了挑战：
微生物的使用寿命。
在干燥环境中的行为。
暴露于外部污染物。
维护延迟时的稳定性。
最初的现实应用将是低功耗的自主系统：城市环境传感器、应急信标或分布式太阳能模块。
下一个挑战是可扩展性。研究离散储存器，以短脉冲剂量营养物，集成到建筑物的维护例程中。还需要建立安全法规和协议，以测量电性能并确保结构完整性。
迈向有弹性的城市
建筑行业将需要可复制的、低成本且易于在施工中应用的解决方案。这种功能性水泥可能在向能源有弹性的社区和自给自足的建筑过渡中发挥关键作用。
然而，其最大的贡献可能是文化上的：重新思考日常材料，并构思不仅支撑而且还生产、再生和支持的基础设施。向城市迈进一步，不仅从大型电厂流动能源，也从其自身的基础中流动。
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瑞士开发能在雪地运行的太阳能系统以确保寒冷地区的能源连续性
冷地区的太阳能系统运行面临一个反复出现的限制：积雪覆盖在模块上，减少了可用的辐射，并在数周内影响操作。到目前为止，替代方案包括手动清洁程序或加热机制，这两者都具有高运营成本。
这一挑战激发了瑞士专业中心的新研究方向，他们致力于整合被动技术和优化低温材料的解决方案，旨在最大限度地减少冬季的典型中断，并改变能源产业。
瑞士阿尔卑斯可再生能源中心（SERA）的提案
瑞士阿尔卑斯可再生能源中心（SERA）提出了一种太阳能系统，旨在减少积雪并在无需额外干预的情况下维持生产。
这项研究发表在《清洁生产杂志》上，基于以下几点：
光热表面吸收部分辐射并略微提高面板温度，有助于融雪而无需消耗外部能量。
动态角度结构可以适应地形并促进雪的滑落。
疏水涂层防止冰的粘附并加速融化水的排水。
此外，SERA与适应寒冷的半导体合作，改善了低辐射时模块的性能。在瓦莱州进行的测试中，原型在强降雪后保持了90%以上的操作性，无需手动清洁。
结构设计和优势
雪的问题不仅限于光学阻碍：积雪增加了重量，改变了风流并产生阴影区域，影响组件的使用寿命。
该提案结合了：
可变方向和比传统安装更高的高度。
利用重力和主要风向来移动积雪。
动态倾斜减少积雪区域并降低机械应力。
团队的结论表明，这一策略减少了维护频率，避免了加热器的使用，降低了成本和能耗。此外，疏水涂层还具有耐热变化和耐腐蚀性，延长了模块的使用寿命。
能源和政策影响
该项目对冬季漫长的国家有直接影响，在这些国家，光伏能源是能源规划的关键。在积雪下保持性能的系统可以减少寒冷月份的发电与需求之间的差距。
瑞士计划在与Net Zero 2050计划相关的阿尔卑斯项目中应用这一技术，旨在多样化生产并增强电力自给自足。还在评估其在大型太阳能公园中的应用，在这些地方，操作连续性具有战略意义。
与此同时，绿党推动市民倡议太阳能倡议，建议在新建筑和翻新中安装太阳能设施，除非有合理的例外。目标是让太阳能与水能一起成为瑞士能源矩阵的核心。
补充创新：Helioplant系统
另一项研究来自洛桑联邦理工学院（EPFL）、WSL雪与雪崩研究所和奥地利公司Ehoch2。他们的提案名为Helioplant，是一个多面垂直系统，面板朝不同方向，以利用雪的反射率。
模型Snowbedfoam分析了雪在风、方向和地面距离的作用下的行为。测试表明：
将模块提升至少60厘米并与主要风向对齐显著减少了积雪。
紧密的间隔有助于雪花的脱落并避免阴影区域。
这种方法旨在适应不规则地形的设计，并研究其对实际发电的影响。
瑞士在雪地环境中的太阳能系统创新代表了能源转型中的一个决定性进展。通过结合优化材料、动态结构和专业涂层，在极端条件下保持光伏生产，降低成本并提高弹性。
将这些技术整合到阿尔卑斯项目和大型太阳能公园中，加强了瑞士对未来Net Zero 2050的愿景，在那里，太阳能和水能将巩固为国家能源矩阵的支柱。
带有“保质期”的可生物降解塑料：解决无法消失的废物问题
由新泽西州罗格斯大学的科学家创造的可生物降解塑料的新发展让科学界感到振奋。
这些塑料能够在日常条件下按计划分解，无需加热或使用刺激性化学品。
这一进展于2025年11月26日发表，代表了对全球塑料污染的重大进步。
由罗格斯大学助理教授顾宇伟领导的项目引入了一项可能改变多个行业中塑料材料生产和使用的技术。
该创新使可生物降解塑料在完成其功能后消失。
这模仿了天然聚合物如蛋白质和DNA的行为。
为合成问题提供生物灵感
这一发展源于对自然如何处理其自身聚合物的关键观察。
“生物学在各处使用聚合物，如蛋白质、DNA、RNA和纤维素，但自然界从未面临我们在合成塑料中看到的长期积累问题，”顾解释道。
受到在自然公园中发现的塑料废物的启发，这位科学家试图复制生物聚合物的结构，这些聚合物在消失时不会留下残留物。
这些可生物降解塑料的原理在于在聚合物中加入类似于天然材料的小官能团。
这些内部团体充当“助手”，在启动计划降解时促进化学键的断裂。
根据需求定制的可生物降解塑料的使用寿命
这项技术允许根据每种产品的需求调整这些可生物降解塑料的分解时间。
“通过控制其方向和位置，我们可以设计出在几天、几个月甚至几年内分解的相同塑料，”顾详细说明。
材料在使用过程中保持耐用，但在完成其功能后可以按照计划分解。
这些可生物降解塑料的潜在应用包括：
快餐包装只需持续几个小时
汽车零件需要更长的使用寿命
药物的控释胶囊
智能涂层用于各个行业
降解过程可以通过紫外线或金属离子启动，从而增加额外的控制以决定分解的时间。
“这项研究不仅为更环保的塑料打开了大门，还扩展了在许多领域基于聚合物设计智能和敏感材料的工具，”顾指出。
大规模生产前的待解决挑战
这一进展为填满垃圾填埋场和海洋的持久材料提供了一个有前途的替代品，使可生物降解塑料能够安全分解。
尽管初步的实验室测试表明分解产生的液体无毒，但研究人员表示仍在评估其对环境和健康的影响。
在广泛的商业应用之前，需要进一步研究以确认其长期安全性。
罗格斯大学的科学家们目前正在将这项技术适应工业流程，并详细分析在降解过程中产生的碎片的安全性。
尽管存在技术挑战，顾强调，通过与行业合作，这些可编程的可生物降解塑料可以被纳入日常使用的产品中。
根本的愿望是实现塑料在完成其功能后消失，使化学为更可持续和对环境负责的未来做出贡献。
太阳能背包：加州一项结合创新、可持续性并改变无家可归者生活的倡议
加利福尼亚的组织HomeMore Project花了18个月的时间开发了一种独特的解决方案：太阳能旅行背包MakeShift，专为无家可归者设计。
其使命明确：为弱势群体提供便携电源和基本资源，帮助他们沟通、求助、寻找信息并保护他们随身携带的少量物品。
太阳能促进包容
在其官方网站上，HomeMore解释说，这些背包使用太阳能，无需插座即可为手机和其他设备充电。
主要特点：
顶部太阳能电池板为10,000 mAh的内置电池供电。
完全充电时间：4到6小时的直射阳光。
在有电源时可以将电池插入电源。
USB端口有盖保护以防损坏。
可同时为三个设备充电。
再生材料和耐用设计
背包MakeShift由再生塑料瓶制成，强化了其环保承诺。其外部防水，确保在恶劣条件下的耐用性和保护。
为街头生活设计的配件
除了充电系统外，背包还包括一系列满足基本需求的实用配件：
充气枕头。
带锁拉链。
水瓶。
睡袋。
防水斗篷。
手电筒。
卫生套件。
其他必需品，可以放在背包内或外部固定。
这种综合设计使MakeShift成为一个多功能的旅途伙伴，旨在改善面临无家可归问题者的生活质量。
社会影响和项目扩展
自2022年推出以来，该项目已在加利福尼亚的多个城市分发了约1,200个背包。目前，HomeMore正在与不同的非政府组织达成协议，以扩大分发范围，惠及更多有需要的社区。
其创始人Zac Clark透露，他们正在开发新版本的背包，预计将在今年推出，设计和功能上有所改进。
有目的的创新
MakeShift不仅仅是一个产品：它是一个社会包容工具。通过提供便携电源和基本资源，背包帮助无家可归者保持联系，获取重要信息，并拥有增强安全和福祉的物品。
此外，使用再生材料和对太阳能的利用使该项目成为技术创新如何与可持续性和社会正义相结合的典范。
HomeMore项目证明了技术可以成为通往尊严和韧性的桥梁。通过背包MakeShift，无家可归者不仅获得了一个实用的物品，还获得了一个重新与社会连接并以更多资源和安全面对日常生活的机会。
