论文部分内容阅读
8725米！亚洲陆上最深定向井钻探成功
中国石化西北油田所属的顺北油气田再创纪录：6月30日，顺北55X井完钻井深8725米，创亚洲陆上定向井最深纪录。钻探该井采用的超深水平井钻井技术已在顺北油气田成功钻探近40口8000米以上的超深井，标志着我国超深井钻井技术国际领先。
据介绍，在8000米深度的定向井中，钻具“软得像面条”，钻井存在工具匮乏、井眼轨迹难控制等难点。中国石化西北油田经过反复试验与创新，形成了集降摩减阻工具研发、无线随钻测量工具改进、井眼轨迹精确控制和水平井安全延伸评估于一体的超深水平井钻井技术，相当于给钻头加装精准导航系统，实现在8000米深的地下三维空间中“指哪儿打哪儿，精确中靶”。
“雪龙2”号首赴北极科考
7月15日，由自然资源部组织的中国第11次北极科学考察队搭乘“雪龙2”号极地科考破冰船的从上海出发，执行科学考察任务。这是“雪龙2”号继顺利完成南极首航后，首次承担北极科学考察任务。
第11次北极科学考察将围绕应对全球气候变化、北极综合环境调查和北极业务化观监测体系构建等内容，在北极公海海域，以走航观测、断面综合调查及冰站考察等方式，重点开展北冰洋中心区综合调查、北冰洋生物多样性与生态系统调查、北冰洋海洋酸化监测与化学环境调查、新型污染物监测和北冰洋海—冰—气相互作用观测等调查任务。
节能30%！ 中国地铁迎来永磁时代
6月28日，由中车株洲所旗下时代电气提供永磁牵引系统等装备的长沙地铁5号线正式开放载客，这是我国首条全线采用永磁牵引系统的地铁线路，标志着中国地铁迎来新时代——永磁时代。
相比交流异步牵引系统，永磁同步牵引系统具有高功率密度、高效率、高功率因数和低噪声、轻量化等显著优势。永磁牵引系统应用于轨道交通车辆牵引，可以提高牵引功率、节能降耗、减少维护量、降低全寿命周期成本。根据第三方测评，永磁牵引系统的平均节能率超过30%。在降噪方面，永磁牵引系统噪声更小，可有效提高乘客的舒适度。在轻量化方面，永磁电机则比异步电机轻了110公斤，可有效减少空间占比和能耗比。
气球注满水 可变身高性能发电机材料
灌了水的气球，有很好的弹性和可拉伸特性，构成气球的PVC材料则具有优良摩擦电特性——在科研人员眼中，注水的气球成了制作发电机的好材料。
近日，浙江大学海洋学院海洋电子与智能系统研究所纳米能源研究团队，利用气球制成了可用于收集波浪能的多倍频高性能摩擦纳米发电机。该发电机由一个方形盒和一个水气球两部分构成：方形盒内壁上覆盖一层导电铜箔，导电铜箔表面粘一层尼龙薄膜，将导线放入注有氯化钠水溶液的气球，再将制作好的水气球放到方形盒中，这台发电机即可投入使用。
该发电机可收集任意方向的机械能，在海洋能收集方面具有广阔前景。相同条件下，它在一个工作周期内的总转移电荷是传统摩擦纳米发电机的28倍。
国际首台100兆瓦
先进压缩空气储能系统膨胀机问世
近日，中科院工程热物理所研究员陈海生团队完成了100兆瓦先进压缩空气储能系统膨胀机的集成测试，各项结果全部合格，达到或超过设计指标。
经过多年努力，研发团队先后攻克了多级膨胀机全三维设计、复杂轴系结构、变工况调节与控制等关键技术，研制出国际首台100兆瓦级先进压缩空气储能系统多级高负荷膨胀机，具有集成度高、效率高及寿命长等优点。
目前世界上有两座百兆瓦级商业运行的压缩空气储能电站，都采用燃烧天然气的传统技术路线。中科院工程热物理所示范项目建成后，将成为国际上效率最高，技术最先进的百兆瓦级压缩空气储能电站。
二齿兽类研究获进展
近日，中科院古脊椎动物与古人类研究所刘俊研究团队在二齿兽类研究方面取得进展。该研究团队发表了对一件二齿兽类的近完整头骨及部分下颌的研究成果，根据化石产地及发现者将其命名为白氏桃河兽。
这一新属种有下列特征区别于其他属种：犁骨腹面光滑，缺乏翼骨龙骨突，翼骨中板窄，泪骨与隔颌骨接触，翼骨不与上颌骨接触，枕髁宽、弧形，侧齿骨架细、但有明显的背腹面。
质子“高速公路”破解燃料电池百年挑战
中国地质大学（武汉）燃料电池创新研究团队首次通过半导体异质界面电子态特性，把质子局域于异质界面，设计和构造出具有最低迁移势垒的质子通道，从而助推超质子，获得优异电导率。相关研究成果近日发表于《科学》杂志。
燃料电池是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术，其洁净、高效、无污染的特点越来越引起关注。高离子电导率的电解质开发是解决目前燃料电池应用问题的关键。
在传统质子传导材料里，质子需要克服巨大的能垒，通过氧空位跳跃前行。本研究相当于给质子“修建高速公路”，即利用半导体异质界面场诱导金属态，助推超质子又快又好地“跑起来”，從而获得优异电导率。这与传统电解质材料电导率相比，提升了3个数量级，并且实现了先进质子陶瓷燃料电池的示范。
农作物正在吸收微塑料
塑料污染正成为整个地球表层生态系统最严重的威胁之一。一项最新研究发现，微塑料可以被农作物吸收并进入其可食用部位。该研究由中科院烟台海岸带研究所与南京土壤研究所合作完成，相关论文于7月13日在线发表在《自然·可持续性》上。
真实环境中发生植物吸收富集微塑料，这也意味着微塑料可能通过食物链传递而存在于我们所食用的肉类和奶制品中。论文通信作者骆永明表示，目前还不了解摄入微塑料如何影响健康，需要对微塑料摄入的健康效应开展研究。除了可能产生人体健康风险外，从农业环境可持续性发展的角度考虑，也亟需对塑料垃圾的堆放及微塑料向环境的排放进行有效监控。
2100年世界总人口将达88亿 一个国际研究小组近日在英国《柳叶刀》杂志发表文章称，到2100年，全球人口将达到88亿，比联合国目前的预测少20亿，而且，生育率下降和人口老龄化会塑造新的全球力量格局。
研究人員称，到本世纪末，除非有大量移民涌入，否则195个国家中有183个将跌破保持人口水平的替代率临界值。此外，包括日本、西班牙、意大利、泰国、葡萄牙、韩国和波兰在内的20多个国家的人数将至少减少一半;而撒哈拉以南非洲地区的人口将增加2倍，达到约30亿。
此外，研究还发现，随着全球生育率下降和预期寿命增加，5岁以下儿童的数量预计减少40%以上——从2017年的6.81亿减少到2100年的4.01亿;65岁以上人口的数量将达到23.7亿;80岁以上人口的数量将激增到8.66亿。
恐龙最早顺序换羽行为被发现
换羽是鸟类生命周期中重要行为之一，这种行为如何演化而来？目前学界知之甚少。近日，以色列和中国的科学家在《当代生物学》杂志上发表已知最早的顺序换羽行为的化石记录及研究成果。研究认为能够确保鸟类和非鸟长羽毛恐龙维持全年飞行能力的顺序换羽模式至少在约1.2亿年前已经出现，推测其演化与日常觅食或躲避掠食者的行为紧密相关。
基于对现生鸟类换羽行为的认知，该研究进一步对中生代的非鸟长羽毛恐龙进行了同样的观察，发现在著名的四翼恐龙——小盗龙中同样具有顺序换羽的现象。
科学家开发出钠电池
俄罗斯和德国的科研人员共同合作，日前研发出可以替代锂离子电池的钠电池。由于钠电池材料价格低廉，或可成为广泛用于智能手机的新一代电池。相关研究成果发表在《纳米能源》杂志上。
钠储量丰富，价格低廉，多年来，全球科研人员一直致力于研发一种以钠材料为基础的电容量更高、价格又低廉的电池，以替代目前的锂离子电池，电容量高的钠电池要比锂离子电池更具有商业优势。
俄德科研人员在实验中发现，如果将钠原子用一种特殊的方式“包裹”起来，比如，像三明治那样，将钠原子放置在两层石墨烯之间，就可以大大提高这种钠原子结构的电容量，进而开发出高性能的钠电池。
农田岩石风化能大量去除二氧化碳
近日，一项新研究提出了一种被称为“增强型岩石风化”的技术，该技术主要是通过将石粉撒在农田上，来增强土壤从大气中清除二氧化碳的能力。
岩石在环境中分解时自然会吸收二氧化碳，而增强岩石风化是加强这一过程的一种方法，首先将岩石粉碎以增加其表面积，然后将粉尘添加到土壤中以加速封存过程。为此，科学家开发了一个模型，该模型考虑了各国不同的二氧化碳去除潜力以及所涉及的成本。通过分析发现，在全球范围内，加强岩石风化每年可以从空气中吸取多达20亿吨的二氧化碳。
地球上最快的眼睛
尽管比一根木制火柴棍大不了多少，但鼓虾已经因其声音响亮、快速闭合的螯而闻名——发出的声音能震晕猎物和对手。现在，研究人员发现这种海洋甲壳类动物的视力可以与这种速度相匹配。
近日，在一项新研究中，科学家将一根细导线插入一只活虾的眼中，并记录下眼睛对闪烁光线的电脉冲反应。发表在《生物快报》的这项研究显示，这种甲壳类动物每秒刷新它们的视野160次。
这是地球上所有动物中刷新视野率最高的动物之一。鸽子与之非常接近，每秒可以对视野进行143次采样，而人类最高只能达到每秒60次。当人类和所有其他脊椎动物看到的是一片模糊时，鼓虾却能检测到在其视野中移动的离散图像。
新技术实现开窗降噪
夏天来了，你是否觉得没有了玻璃的阻挡，窗外的蝉似乎是在你的耳边高歌？近日，一项新研究介绍了一种新型降噪设备，它可以通过打开的窗户将传进来的噪声降下来。
新加坡南洋理工大学研究人员组装的这种设备包括24个扬声器（直径均为4.5厘米），扬声器以网格形式固定在窗户内侧的格栅上，窗户外侧有一个传感器。如果传感器检测到建筑物外部的噪声，扬声器便会发出和该噪声频率相同、声波相反的“噪声”。因此，“反噪声”和被检测到的噪声相互抵消，从而降低进入室内的噪声污染——甚至在窗户打开的情况下也可以实现。
研究表明，这种设备成功降低了通过打开的窗户传输的噪声。研究人员希望可以利用该设备，在窗户打开的情况下，一边降低传入室内的噪声水平，一边保持室内通风，从而改善城市居民健康。
单层原子制成最薄镜子
镜子通常是由金属或镀膜玻璃制成的，如今，仅由几百个原子就可构成世界上最薄的镜子。日前，德国研究人员在《自然》发表研究称，他们用单层铷原子制造了一面镜子，并相信这是有史以来最薄的镜子。
“当原子间的间距很小时，它们不会独立发光，而会相互干扰。结果会形成一个二维平面，可以反射照在上面的光。”研究人员说。
该反射镜的工作原理是将偏振光照射到原子所在的真空中，研究人员检测了这一原理，并测量了其反射回的光量。研究人员表示，进一步探索光介导的原子间相互作用，可能会在量子光学领域带来新发现。
铅笔画变身皮肤电子传感器
画在纸上的铅笔素描可以被用作传感器，检测各种生理信号，包括心率、皮肤温度和汗液中的化合物。日前，美国密苏里大学的研究人员开发出由纸上的铅笔印迹制成的电极——当这些电极被画到皮肤上时，它可以接收人体的电信号。研究人员认为，这可能是一种更便宜的替代其他皮肤电极（如铜或硅）的材料。
该团队通过在普通办公复印纸上绘制网格状几何草图来制造电极。然后，他们在纸上喷上黏合剂，使其能够粘在人的皮肤上。随后他们用一根导电电缆将纸笔电极连接到外部数据记录硬件上。
铅笔在纸上形成的石墨线是导电的，可以传递人体皮肤表面的电信号。例如，心电图（ECG）使用固定在皮肤上的电极记录心脏的电活动。
中国石化西北油田所属的顺北油气田再创纪录：6月30日，顺北55X井完钻井深8725米，创亚洲陆上定向井最深纪录。钻探该井采用的超深水平井钻井技术已在顺北油气田成功钻探近40口8000米以上的超深井，标志着我国超深井钻井技术国际领先。
据介绍，在8000米深度的定向井中，钻具“软得像面条”，钻井存在工具匮乏、井眼轨迹难控制等难点。中国石化西北油田经过反复试验与创新，形成了集降摩减阻工具研发、无线随钻测量工具改进、井眼轨迹精确控制和水平井安全延伸评估于一体的超深水平井钻井技术，相当于给钻头加装精准导航系统，实现在8000米深的地下三维空间中“指哪儿打哪儿，精确中靶”。
“雪龙2”号首赴北极科考
7月15日，由自然资源部组织的中国第11次北极科学考察队搭乘“雪龙2”号极地科考破冰船的从上海出发，执行科学考察任务。这是“雪龙2”号继顺利完成南极首航后，首次承担北极科学考察任务。
第11次北极科学考察将围绕应对全球气候变化、北极综合环境调查和北极业务化观监测体系构建等内容，在北极公海海域，以走航观测、断面综合调查及冰站考察等方式，重点开展北冰洋中心区综合调查、北冰洋生物多样性与生态系统调查、北冰洋海洋酸化监测与化学环境调查、新型污染物监测和北冰洋海—冰—气相互作用观测等调查任务。
节能30%！ 中国地铁迎来永磁时代
6月28日，由中车株洲所旗下时代电气提供永磁牵引系统等装备的长沙地铁5号线正式开放载客，这是我国首条全线采用永磁牵引系统的地铁线路，标志着中国地铁迎来新时代——永磁时代。
相比交流异步牵引系统，永磁同步牵引系统具有高功率密度、高效率、高功率因数和低噪声、轻量化等显著优势。永磁牵引系统应用于轨道交通车辆牵引，可以提高牵引功率、节能降耗、减少维护量、降低全寿命周期成本。根据第三方测评，永磁牵引系统的平均节能率超过30%。在降噪方面，永磁牵引系统噪声更小，可有效提高乘客的舒适度。在轻量化方面，永磁电机则比异步电机轻了110公斤，可有效减少空间占比和能耗比。
气球注满水 可变身高性能发电机材料
灌了水的气球，有很好的弹性和可拉伸特性，构成气球的PVC材料则具有优良摩擦电特性——在科研人员眼中，注水的气球成了制作发电机的好材料。
近日，浙江大学海洋学院海洋电子与智能系统研究所纳米能源研究团队，利用气球制成了可用于收集波浪能的多倍频高性能摩擦纳米发电机。该发电机由一个方形盒和一个水气球两部分构成：方形盒内壁上覆盖一层导电铜箔，导电铜箔表面粘一层尼龙薄膜，将导线放入注有氯化钠水溶液的气球，再将制作好的水气球放到方形盒中，这台发电机即可投入使用。
该发电机可收集任意方向的机械能，在海洋能收集方面具有广阔前景。相同条件下，它在一个工作周期内的总转移电荷是传统摩擦纳米发电机的28倍。
国际首台100兆瓦
先进压缩空气储能系统膨胀机问世
近日，中科院工程热物理所研究员陈海生团队完成了100兆瓦先进压缩空气储能系统膨胀机的集成测试，各项结果全部合格，达到或超过设计指标。
经过多年努力，研发团队先后攻克了多级膨胀机全三维设计、复杂轴系结构、变工况调节与控制等关键技术，研制出国际首台100兆瓦级先进压缩空气储能系统多级高负荷膨胀机，具有集成度高、效率高及寿命长等优点。
目前世界上有两座百兆瓦级商业运行的压缩空气储能电站，都采用燃烧天然气的传统技术路线。中科院工程热物理所示范项目建成后，将成为国际上效率最高，技术最先进的百兆瓦级压缩空气储能电站。
二齿兽类研究获进展
近日，中科院古脊椎动物与古人类研究所刘俊研究团队在二齿兽类研究方面取得进展。该研究团队发表了对一件二齿兽类的近完整头骨及部分下颌的研究成果，根据化石产地及发现者将其命名为白氏桃河兽。
这一新属种有下列特征区别于其他属种：犁骨腹面光滑，缺乏翼骨龙骨突，翼骨中板窄，泪骨与隔颌骨接触，翼骨不与上颌骨接触，枕髁宽、弧形，侧齿骨架细、但有明显的背腹面。
质子“高速公路”破解燃料电池百年挑战
中国地质大学（武汉）燃料电池创新研究团队首次通过半导体异质界面电子态特性，把质子局域于异质界面，设计和构造出具有最低迁移势垒的质子通道，从而助推超质子，获得优异电导率。相关研究成果近日发表于《科学》杂志。
燃料电池是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术，其洁净、高效、无污染的特点越来越引起关注。高离子电导率的电解质开发是解决目前燃料电池应用问题的关键。
在传统质子传导材料里，质子需要克服巨大的能垒，通过氧空位跳跃前行。本研究相当于给质子“修建高速公路”，即利用半导体异质界面场诱导金属态，助推超质子又快又好地“跑起来”，從而获得优异电导率。这与传统电解质材料电导率相比，提升了3个数量级，并且实现了先进质子陶瓷燃料电池的示范。
农作物正在吸收微塑料
塑料污染正成为整个地球表层生态系统最严重的威胁之一。一项最新研究发现，微塑料可以被农作物吸收并进入其可食用部位。该研究由中科院烟台海岸带研究所与南京土壤研究所合作完成，相关论文于7月13日在线发表在《自然·可持续性》上。
真实环境中发生植物吸收富集微塑料，这也意味着微塑料可能通过食物链传递而存在于我们所食用的肉类和奶制品中。论文通信作者骆永明表示，目前还不了解摄入微塑料如何影响健康，需要对微塑料摄入的健康效应开展研究。除了可能产生人体健康风险外，从农业环境可持续性发展的角度考虑，也亟需对塑料垃圾的堆放及微塑料向环境的排放进行有效监控。
2100年世界总人口将达88亿 一个国际研究小组近日在英国《柳叶刀》杂志发表文章称，到2100年，全球人口将达到88亿，比联合国目前的预测少20亿，而且，生育率下降和人口老龄化会塑造新的全球力量格局。
研究人員称，到本世纪末，除非有大量移民涌入，否则195个国家中有183个将跌破保持人口水平的替代率临界值。此外，包括日本、西班牙、意大利、泰国、葡萄牙、韩国和波兰在内的20多个国家的人数将至少减少一半;而撒哈拉以南非洲地区的人口将增加2倍，达到约30亿。
此外，研究还发现，随着全球生育率下降和预期寿命增加，5岁以下儿童的数量预计减少40%以上——从2017年的6.81亿减少到2100年的4.01亿;65岁以上人口的数量将达到23.7亿;80岁以上人口的数量将激增到8.66亿。
恐龙最早顺序换羽行为被发现
换羽是鸟类生命周期中重要行为之一，这种行为如何演化而来？目前学界知之甚少。近日，以色列和中国的科学家在《当代生物学》杂志上发表已知最早的顺序换羽行为的化石记录及研究成果。研究认为能够确保鸟类和非鸟长羽毛恐龙维持全年飞行能力的顺序换羽模式至少在约1.2亿年前已经出现，推测其演化与日常觅食或躲避掠食者的行为紧密相关。
基于对现生鸟类换羽行为的认知，该研究进一步对中生代的非鸟长羽毛恐龙进行了同样的观察，发现在著名的四翼恐龙——小盗龙中同样具有顺序换羽的现象。
科学家开发出钠电池
俄罗斯和德国的科研人员共同合作，日前研发出可以替代锂离子电池的钠电池。由于钠电池材料价格低廉，或可成为广泛用于智能手机的新一代电池。相关研究成果发表在《纳米能源》杂志上。
钠储量丰富，价格低廉，多年来，全球科研人员一直致力于研发一种以钠材料为基础的电容量更高、价格又低廉的电池，以替代目前的锂离子电池，电容量高的钠电池要比锂离子电池更具有商业优势。
俄德科研人员在实验中发现，如果将钠原子用一种特殊的方式“包裹”起来，比如，像三明治那样，将钠原子放置在两层石墨烯之间，就可以大大提高这种钠原子结构的电容量，进而开发出高性能的钠电池。
农田岩石风化能大量去除二氧化碳
近日，一项新研究提出了一种被称为“增强型岩石风化”的技术，该技术主要是通过将石粉撒在农田上，来增强土壤从大气中清除二氧化碳的能力。
岩石在环境中分解时自然会吸收二氧化碳，而增强岩石风化是加强这一过程的一种方法，首先将岩石粉碎以增加其表面积，然后将粉尘添加到土壤中以加速封存过程。为此，科学家开发了一个模型，该模型考虑了各国不同的二氧化碳去除潜力以及所涉及的成本。通过分析发现，在全球范围内，加强岩石风化每年可以从空气中吸取多达20亿吨的二氧化碳。
地球上最快的眼睛
尽管比一根木制火柴棍大不了多少，但鼓虾已经因其声音响亮、快速闭合的螯而闻名——发出的声音能震晕猎物和对手。现在，研究人员发现这种海洋甲壳类动物的视力可以与这种速度相匹配。
近日，在一项新研究中，科学家将一根细导线插入一只活虾的眼中，并记录下眼睛对闪烁光线的电脉冲反应。发表在《生物快报》的这项研究显示，这种甲壳类动物每秒刷新它们的视野160次。
这是地球上所有动物中刷新视野率最高的动物之一。鸽子与之非常接近，每秒可以对视野进行143次采样，而人类最高只能达到每秒60次。当人类和所有其他脊椎动物看到的是一片模糊时，鼓虾却能检测到在其视野中移动的离散图像。
新技术实现开窗降噪
夏天来了，你是否觉得没有了玻璃的阻挡，窗外的蝉似乎是在你的耳边高歌？近日，一项新研究介绍了一种新型降噪设备，它可以通过打开的窗户将传进来的噪声降下来。
新加坡南洋理工大学研究人员组装的这种设备包括24个扬声器（直径均为4.5厘米），扬声器以网格形式固定在窗户内侧的格栅上，窗户外侧有一个传感器。如果传感器检测到建筑物外部的噪声，扬声器便会发出和该噪声频率相同、声波相反的“噪声”。因此，“反噪声”和被检测到的噪声相互抵消，从而降低进入室内的噪声污染——甚至在窗户打开的情况下也可以实现。
研究表明，这种设备成功降低了通过打开的窗户传输的噪声。研究人员希望可以利用该设备，在窗户打开的情况下，一边降低传入室内的噪声水平，一边保持室内通风，从而改善城市居民健康。
单层原子制成最薄镜子
镜子通常是由金属或镀膜玻璃制成的，如今，仅由几百个原子就可构成世界上最薄的镜子。日前，德国研究人员在《自然》发表研究称，他们用单层铷原子制造了一面镜子，并相信这是有史以来最薄的镜子。
“当原子间的间距很小时，它们不会独立发光，而会相互干扰。结果会形成一个二维平面，可以反射照在上面的光。”研究人员说。
该反射镜的工作原理是将偏振光照射到原子所在的真空中，研究人员检测了这一原理，并测量了其反射回的光量。研究人员表示，进一步探索光介导的原子间相互作用，可能会在量子光学领域带来新发现。
铅笔画变身皮肤电子传感器
画在纸上的铅笔素描可以被用作传感器，检测各种生理信号，包括心率、皮肤温度和汗液中的化合物。日前，美国密苏里大学的研究人员开发出由纸上的铅笔印迹制成的电极——当这些电极被画到皮肤上时，它可以接收人体的电信号。研究人员认为，这可能是一种更便宜的替代其他皮肤电极（如铜或硅）的材料。
该团队通过在普通办公复印纸上绘制网格状几何草图来制造电极。然后，他们在纸上喷上黏合剂，使其能够粘在人的皮肤上。随后他们用一根导电电缆将纸笔电极连接到外部数据记录硬件上。
铅笔在纸上形成的石墨线是导电的，可以传递人体皮肤表面的电信号。例如，心电图（ECG）使用固定在皮肤上的电极记录心脏的电活动。