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受自然界线索启发，美科学家创建
兼具柔性和刚性的液固复合材料
2017年7月10日，美国莱斯大学（Rice University）通过官网发布消息称，该校一组材料科学家受自然界中诸如人类脊椎的椎间盘和深海鱼类的皮肤等线索启发，创建出能兼具柔性和刚性这看似矛盾但实际可行的液固复合材料。相关研究论文发表至7月5日的“Advanced Materials Interfaces（先进材料界面）”
他们通过研究发现，可以通过将微小的液体镓注入柔性软质的硅基聚合物来增加其刚度（或弹性模量）。这项研究得到了美国空军科学研究办公室的支持。
论文的第一作者莱斯大学研究生Peter Owuor表示，60年来复合材料设计中的常规智慧是添加一种较硬的物质来增加模量，添加一种较软的物质来降低模量。在大多数情况下，这是正确的。他说：“但是人们并未真正看清这一现象，那么能否将一些柔软的物质添加到一些同样柔软的其他物质中，并获得更高的模量？如果你观察自然世界，你就会发现很多这样的例子。作为材料科学家，我们想研究这一点，不是从生物学角度出发，而是从机械学的角度来研究。”
研究人员选择聚二甲基硅氧烷（Polydimethylsiloxane，简称PDMS）作为液体软包封装层，因为一般情况下PDMS廉价、惰性、无毒，是最广泛使用的硅基有机聚合物材料，可应用于生物微机电中的微流道系统、填缝剂、润滑剂、隐形眼镜、化妆品和食品添加剂等各个领域；而随着聚合度的提高，PDMS会呈现出固体状态，这些特性使其成为研究团队封装液体的首选材料。液体材料方面研究人员选择了镓，像一样汞在室温下是液态，但不同于汞，镓是无毒的，相对容易使用。
Owuor表示花了将近四个月的时间，找到了一种在PDMS内封装镓液滴的配方。他的测试样品直径相当于硬币大小，厚度是四分之一英寸。通过缓慢地固化PDMS，Owuor开发了一种可以添加各种尺寸镓液滴的方法。一些样品中包含一个大的内室，其他样品中包含多达几个的离散液滴。随后，研究人员对每个样品进行数十次测试。使用动态力学分析仪测量材料在负载下的变形程度，并在各种条件下测量各种参数，如刚度，韧性和弹性。针对通过相对少量的冷却，可以将镓液体变成固体这一情况，研究人员也进行了充分考虑和实验论证。
Roy Mahapatra和Shashishekarayya Hiremath是来自班加罗尔的印度科学研究所的合作者，他们使用有限元分析建模和流体动力学模拟来帮助团队分析材料在机械应力下的行为。在此基础上，研究人员确定，镓液滴赋予复合材料较高的能量吸收和耗散特性。
▲莱斯大学纳米材料实验室科学家受自然界线索启发，创建出硅镓复合材料（来源：莱斯大学，摄影：Jeff Fitlow）
▲研究人员研究如何通过封装的镓液滴来增加硅基材料的刚度
（来源：莱斯大学，摄影：Jeff Fitlow）
▲镓在室温下是液体
（来源：莱斯大学，摄影：Jeff Fitlow）
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德雷克塞尔大学研究团队
开发新型二维材料电池电极
2017年7月10日，德雷克塞尔大学工程学院的研究人员通过开发新型电池电极，为实现快速充电的目标迈出了一大步。
德雷克塞尔大学工程学院材料科学与工程系教授YuryGogotsi领导的团队利用高导电性二维材料MXene开发了新型电极，这种新型电极使得电池等储能器件与超级电容器一样快。
Yury Gogotsi说：“我们的研究驳斥了被广泛接受的道理，在电池和赝电容器中的化学电荷存储比双电层电容器中的物理存储慢很多。我们论证了在几十毫秒时间内对薄MXene电极进行充电。这可以通过Mxene超高的电子传导性来实现，并为超快储能装置的开发铺平了道路，可以在几秒钟内完成充放电，但比常规超级电容器节省更多的能源。”
更快地对储能装置进行充电的关键在于电极设计，理想的电极设计将允许其快速充电并储存更多的能量。法国保罗·萨巴捷大学的研究人员开发了一种水凝胶电极设计，具有更多的氧化还原活性位点，可以使电池存储尽可能多的电量。
项目第一作者Maria Lukatskaya 表示：“在传统的电池和超级电容器中，离子具有朝向电荷存储端口的曲折路径，这使得只有一少部分离子以快速充电速率到达目的地。理想的电极结构使离子可以通过‘多车道’或者‘高速公路’移动到端口。我们的大孔电极设计实现了这一目标，这允许快速充电，仅需要几秒或更短的时间。”
使用MXene作为电极材料的总体优势是其导电性。允许电流快速流动的材料（如铝和铜）通常用于电缆中。MXenes就像金属一样具有导电性，所以不仅离子具有到多个存储端口的宽敞通路，而且可以快速移动。来自以色列Bar-Ilan大学的研究人员帮助德雷克塞尔的研究团队最大限度地提高了MXene电极中离子通道的数量。
Yury Gogotsi博士表示：“如果我们开始使用低维和电子导电材料作为电池电极，我们可以使电池运行的比现在快得多。最终，这项研究将导致我们能够以更高的速率给汽车、笔记本电脑和手机电池充电，仅花费数秒或数分钟的时间而不是数小时。”
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日本NEDO进行
世界首例海流发电的100kW级实证试验
2017年7月7日，日本NEDO宣布联合IHI公司在IHI横滨事业所完成利用海流能源进行发电的新型可再生能源技术——水中浮游式海流发电系统的100kW级实证机“海流（海龙）”。今年夏天，将在鹿儿岛十岛村口之岛的黑潮海域，进行世界首例利用海流的100kW规模海流发电实证试验。
利用各种海洋能源（海流、潮流、海洋温度差等）进行的发电技术，均被视为可再生能源而受到全球的瞩目。特别是日本附近的海域拥有着世界上为数不多的黑潮等强海流，并且全年都稳定流动。海流与太阳能和风力等相比，受昼夜及季节变化影响较小，在孤岛及受系统联系等条件制约致使可再生能源难以导入的区域，海流发电可以作为可再生能源使用。
NEDO自2011年开始就致力于海流发电的研究开发。此次NEDO与IHI共同开发海流发电技术，并在IHI横滨事业所开发完成了100kW级实证机“海流（海龙）”。
今年夏天，将在鹿儿岛县十岛村口之岛的黑潮海域对实证机的发电性能及姿势控制系统进行验证。这是世界首例海流发电实证试验。
NEDO将能量强大且变动较少的海流能源视为新型可再生能源，特别是在以孤岛等实用化为目标的同时，为能源技术革新做出贡献。
IHI公司此次将通过实证试验对发电性能及姿势控制系统进行验证，并争取在2020年实现利用海流能源的水中浮游式海流发电系统。
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