 1 3D打印电磁超材料 为无线设备打开新的设计空间 2017年5月4日，美国杜克大学介绍了其研究人员利用可以与标准3D打印机兼容的导电材料打印出的电磁超材料。 这种方法的实现可以为蓝牙、wifi、无线传感器，以及通讯设备等无线射频应用的快速设计和原型设计带来革命性的改变。  ▲打印过程 研究人员所使用的导电材料是一种名为Electrifi的铜基长丝材料，由其团队成员Benjamin Wiley教授和Shengrong Ye博士创建的Multi3D公司销售。 这种材料比市面上现有的任何一种可3D打印材料的导电性都要好100倍，虽然仍不如常规的铜，但已经足以创建一个3D打印的电磁超材料。因为Electrifi不仅具有足够的导电性，其与无线电波的强相互作用几乎与由纯铜制成的传统电磁超材料相同。而这种差距很容易地通过对材料的立体构建弥补了，实验表明，这种材料3D打印得到的立方体比其平面结构与电磁波相互作用的能力强了14倍。 利用相对成本较低的标准3D打印机打印一个Electrifi材料的超材料单元大约需要20分钟。每个单元与电磁波的相互作用可以分别被调整为特定的方式，通过对一系列这种单元的组合，研究人员可以创建一个对微波辐射进行强有力操纵的结构。 这意味着现在研究人员可以更快速地强化对超材料的设计，看看到底可以构建多么复杂的结构，以及可以将性能提高到何种程度。这种如乐高构建块的能力为无线电波和微波等领域留下了广阔的设计空间。 此研究得到了美国海军研究办公室的支持。 2 欧洲空间局（ESA）利用3D打印 仿制月球土壤，探索未来月球基地建造 欧洲空间局（以下简称ESA）从去年开始就打算利用3D打印技术建造一个月球基地，如今这个计划终于有了实质性的进展。 2017年5月3日，ESA通过官网发布消息称，ESA科学家利用地球火山区域物质仿制的月尘（moondust）材料，通过3D打印技术和太阳炉1000℃高温的加热，制造出了接近月球土壤特性的砖块。这一发现为未来的月球殖民者铺平道路，有望在未来的某天使用同样的方式在月球上建立定居点。  ▲利用3D打印技术仿制的月球土壤砖块 负责ESA该项目的材料工程师Advenit Makaya解释说：“我们采用了模拟的月球土壤材料并在太阳炉中进行烧制。造砖的过程是用3D打印机完成的，以1000℃的高温将模拟月尘材料烧制为一层层0.1mm厚的切面，大约5小时内就可以制造出一块20x10x3cm的砖块。”  ▲使用的太阳炉 该项目选用市售的模拟月球土壤作为试验原材料，该材料是基于地球火山材料，经加工制成月球土壤材料相似的组成和粒度。试验中所用的太阳炉来自位于科隆的德国航空航天中心（DLR）。 据Advenit Makaya介绍，这种砖块材料拥有等同于石膏石的强度，并经过详细的机械测试。由于制造过程中，砖块的边缘比中心处冷却速度更快，会呈现出不同程度的边缘翘曲。研究人员正在寻找如何管理这种效应的方式，也许会考虑加快打印速度，从而保证砖块内堆积较少的热量。  ▲计划建造的月球基地概念效果 目前，该研究项目尚处于概念证明阶段，表明通过月尘材料和太阳能即可在月球上进行施工的可行性。后续科学家需进一步针对材料机械性能测试和边缘翘曲控制开展相关工作。 此外，目前的试验是在标准大气条件下进行的，但是后续开展的由欧盟地平线2020计划资助的RegoLight项目，将会在此基础上，探索在月球（真空和高温极端）条件下进行3D打印砖块。 3 美国橡树岭国家实验室 在生物基燃料领域取得新突破 2017年5月5日，美国橡树岭国家实验室（ORNL）官网公布消息称，研发人员开发新工艺，将生物燃料生产的废水回收制备氢气。研发人员可以利用氢气将生物油转化为更高级的液体燃料，如汽油或柴油。  ▲研发人员测量氢气和质子浓度 研发团队可以每天以工业应用所需的速率生产11.7升的氢气。同时，研发人员还指出尽管需要更多的研究工作将技术带入商业规模，但研发成果已经表明了微生物电解的潜力，使生物精炼厂更有效率和经济可行性。与传统炼油厂一样，生物炼油厂的概念集中在将植物材料转化为更高价值的产品，包括碳氢化合物燃料和化学品。 微生物电解将由消化有机化合物并产生电流的电解细菌驱动。研发人员利用这些细菌分解由植物原料（如柳枝稷）生产的液体生物油中的有机酸。通常，约四分之一的液体生物油是含有腐蚀性酸的污染水。研发人员正在研究利用含污染水的生物油，可能占投入使用生物质的20%至30%，并最终将获得的氢气返回到油中。 在生产过程中，天然气可以帮助生物油升级为更理想的液体燃料。而微生物产生的氢气可能会替代对天然气的需求。研发人员开发了一个进化的、种类丰富的并可以忍受生物燃料废水中有毒化合物的细菌群落。 田纳西大学布雷德森中心的博士生Alex Lewis说：“这些系统具有广泛的应用潜力，包括能源生产、生物修复、化学和纳米材料合成、电发酵、能量存储、海水淡化和生产水处理等。” 研发团队的最新论文发表在“Sustainable Energy & Fuels”中。该项目获得了美国能源部生物能源技术办公室、ORNL种子计划的资助。 |
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