金属

一个来自德克萨斯农工大学的研究小组成功开发了世界上首个金属凝胶，这是一种混合材料，结合了液体的流动性与金属骨架的固体结构。 这一几乎是偶然的突破，可能会彻底改变液态金属电池的设计，使其更安全、更多功能。 意外的发现 这一发现是在进行铜和钽的实验时产生的。当将混合物加热到接近1000°C的温度时，铜变成了液体，而钽保持其固体形态，形成了一个能够捕获液态金属的多孔结构。 于是，金属凝胶诞生了：一种既不是完全固体也不是液体的材料，但保留了两种状态的特性。 当前液态金属电池的局限性 液态金属电池因其高能量容量和在高温下运行的能力而突出。然而，它们存在一个关键问题：物理不稳定性。 液态金属可以在电池中移动，导致短路或效率损失。因此，到目前为止，它们几乎仅用于固定安装，如能源存储设施。 金属凝胶的贡献 这种新材料通过固定液态金属而不失去导电性，解决了这一限制。这为能够为重型机械到大型电动车辆提供动力的移动电池打开了大门，甚至在恶劣环境中，如船舶、工厂或极端温度区域。 在实验室测试中，研究人员还尝试了如液态钙与固态铁和液态铋与铁的组合，浸入熔融盐中。这些系统在发电过程中保持了其内部结构的稳定，证实这不仅仅是一个科学奇观，而是新一代电池的坚实基础。 下一步和挑战 虽然铜和钽证明了这一原理，但由于其成本和可用性，它们并不是商业应用的理想材料。现在的挑战是找到更易获得和可持续的组合，以便扩大技术规模。 能源行业已经对这一创新表现出兴趣，特别是在以下领域： 热能存储。 间歇性可再生能源发电（太阳能和风能）。 工业电动移动性。 环境和社会影响 金属凝胶的发展可能带来超越能源效率的好处： 减少环境影响：比锂电池更易回收和耐用的电池。 偏远地区的分布式能源：为没有稳定电网接入的农村社区提供电气化。 可再生能源的稳定化：储存太阳能或风能的过剩以实现更高效的管理。 工业能源自主：利用钢铁厂或化工厂的余热为金属电池充电。 一种新的混合材料类别 金属凝胶的发现标志着一种新的混合材料类别的开始，应用超越电池领域。 如果能够在开发更经济和可持续的材料方面取得进展，这一创新可能在全球能源转型中发挥关键作用。

El eNimon, 在斯德哥尔摩国家科技博物馆展出，是世界上第一个完全不使用任何金属或矿物制造的电动车。其结果是一个透明、静止且象征性的汽车。它没有轮子、发动机或电池，但传达了一个关键信息：没有采矿就不可能实现能源转型。 一辆不起作用但令人不安的汽车 超过90%的电动车组件来自矿产资源。没有锂就没有电池，没有铜就没有电缆，没有稀土就没有电动机。eNimon的设计不是为了行驶，而是为了引起不安和反思。 该装置提醒人们，尽管电气化被视为可持续的解决方案，但它依赖于仅从地下获得的材料。在不考虑负责任的替代方案的情况下妖魔化采矿就是忽视了绿色技术的物质基础。 可持续性的悖论 悖论很明显：为了减少排放，我们需要清洁技术，但这些技术需要关键矿物，其开采会产生环境和社会影响。关键不在于停止开采，而在于改变开采方式。 像Sandvik这样的公司正在推动向更可持续的采矿转型，采用自动化流程、能源效率、减少废物和使用数字技术以最小化环境影响。 可持续采矿的创新 在像瑞典、芬兰和加拿大这样的国家，已经开发出全电动地下矿山，配备智能通风系统和无排放的机械。其他举措包括： 尾矿再利用。 从工业废物中回收矿物。 通过闭环系统减少用水。 这些实践旨在将采矿与可持续性和循环经济原则相结合。 关键矿物的紧迫性 国际能源署（IEA）警告称，如果我们希望实现气候目标，到2040年对锂、钴和镍等矿物的需求将增加4到6倍。然而，对新矿山的勘探和开发投资仍然不足。 此外，还有一个地缘政治难题：这些资源大部分集中在少数国家，这增加了依赖和脆弱性的风险。来源多样化以及先进材料回收对于确保能源转型的安全性和稳定性至关重要。 文化挑战：重新思考采矿 最大的挑战不仅是技术上的，而是文化上的。有必要打破“过去污染的矿工”的观念，展示今天可以与可持续性相结合的采矿。 这意味着： 关于矿物在能源转型中作用的公众教育。 确保透明度的材料可追溯性。 证明道德和负责任实践的独立环境认证。 揭示隐形的汽车 eNimon是一件静止的物品，但其信息却很有力：世界的电气化依赖于采矿。能源转型无法在没有锂、铜或稀土的情况下实现。挑战在于改变我们提取和管理这些资源的方式，整合创新、可持续性和循环经济。 斯德哥尔摩的透明汽车提醒我们，真正的电动出行不仅需要发动机和电池，还需要对我们生产和消费使未来能源成为可能的材料的思维方式的改变。

最近的一项研究揭示了南极企鹅的一个新问题：这些生物似乎将污染物从海洋传播到陆地生态系统。 这是因为企鹅充当了将污染物从海洋转移到陆地土壤的生物载体。 这一点在西班牙海洋研究所 (IEO-CSIC)发表在《Geoderma》杂志上的一项分析中得到了揭示。 污染的企鹅：这种现象为何发生 研究分析了位于南极半岛西北部的利文斯顿岛和迪塞普申岛的企鹅栖息地土壤。 结果显示出较高水平的营养物质、铜和锌等金属，以及多环芳烃 (PAHs)。 IEO-CSIC的科学团队与圣地亚哥-德孔波斯特拉大学、巴塞罗那大学和奥维耶多大学的研究人员合作。 在某些地点，金属浓度超过了国际参考值。 检测到的污染物主要有三个来源： 鸟类的生物活动 迪塞普申岛的火山活动 与科学基地和旅游相关的人类活动 "企鹅对于南极的生命平衡至关重要，但它们也可能成为在一个极其脆弱的环境中的自然污染源," 圣地亚哥大学教授兼研究协调员X.L. Otero教授指出。 发现的PAHs根据位置来源于不同的来源。 在迪塞普申岛，这些化合物主要来源于过去几个世纪的强烈火山活动。 而在利文斯顿岛，它们更多地与鸟类粪便有关。 "虽然发现的浓度未达到警戒水平，且比产生毒性效应的浓度低50至1000倍，但这项研究打破了南极是一个未受影响环境的观念," 维戈海洋中心的研究员兼研究的第一作者Begoña Pérez解释道。 气候变化加剧的风险 气候变化还代表着一个额外的威胁。 因为降水的增加和永冻土的融化可能会移动积累的污染物，将其转移到湖泊和沿海地区。 "如果它们渗入小溪或沿海水域，可能会影响到极其敏感的水生生物，如浮游生物，这是海洋食物链的基础," Pérez警告道。 奥维耶多大学地理系的Cristina García-Hernández和Jesús Ruiz Fernández教授进行了实地工作以获取样本。 他们都强调了"南极生态系统在全球气候变化面前的极端脆弱性"。