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2024 11.12

中科院紫金山天文台发现“问题地磁暴”的太阳源头

近期，中国科学院紫金山天文台太阳活动的多波段观测研究团组通过分析遥感及实地测量数据，成功确认了2023年3月23日至24日意外发生的大地磁暴的太阳源头：一个低密度跨赤道磁绳的隐蔽爆发。这一发现展示了低密度跨赤道磁绳可通过“弱光磁爆发”产生大地磁暴，对提升地磁暴的预报能力至关重要，研究成果以“Unexpected Major Geomagnetic Storm Caused by Faint Eruption of a Solar Trans-Equatorial Flux Rope”为题于2024年10月24日发表在《自然•通讯》（Nature Communications）杂志上。当太阳风中的能量迅速注入地球周围的空间时，地球磁层中会发生大规模的磁场扰动现象，这就是地磁暴。地磁暴不仅可以让人们在更低的纬度上、更大的范围内欣赏到绚丽多彩的极光，还会对长距离输电网络和输油管道的稳定运行、卫星导航系统的精确定位、以及近地卫星的轨道维持造成威胁。因此，地磁暴的准确预报，对于一个日益依赖电力和信息的社会就显得至关重要。然而，许多地磁暴的太阳源头并不明确，这对它们的准确预报提出了挑战。这类具有
2024 11.12

科学岛团队在大气同步校正对于遥感应用定量化贡献作用的实验研究方面取得进展

近期，中国科学院合肥物质院安光所光学遥感研究中心表征室崔文煜团队，就大气同步校正对于遥感应用定量化水平的影响作用问题开展实验和分析，并取得阶段进展。相关研究工作以《大气同步校正对于高分辨率遥感指数图像精度的影响作用》为题，发表在国际知名遥感期刊《IEEE应用地球观测与遥感专题期刊》（J-STARS）上。徐玲玲博士研究生是本文第一作者，熊伟研究员和崔文煜副研究员是通讯作者。针对大气状态高时空变化特性形成的遥感信号动态大气干扰问题，搭载星上大气同步探测装置进行卫星影像校正，从而解耦大气影响获取更准确的地表辐射信息，是近年来发展的高分辨率遥感影像大气校正技术。高分多模卫星作为国内首个搭载大气校正仪（SMAC）的亚米级分辨率商用遥感卫星，其配备的大气同步校正能力对于高分辨率遥感应用定量化水平的实际影响作用如何亦受到进一步的关注。然而，通过具有代表性的验证试验定量评估同步大气校正技术对于遥感信息应用的贡献作用并无合适的先例可循，该项工作具有一定挑战性。鉴于高分辨率遥感指数图像反演是精细尺度上地表信息提取和精准遥感应用的重要基础，研究团队通过设计并开展“星载-低空”同步指数成像实验，较为全面地考察
2024 11.12

中科院金属所可降解血管支架用高氮铁合金研究取得新进展

缺血性心脑血管疾病是导致人类死亡的重要原因，血管支架介入术已成为常规治疗手段。作为临床中亟需的新一代植入器械，可降解血管支架可以避免永久支架对血管的长期刺激，彻底解决支架植入后发生的再狭窄、晚期血栓、慢性炎症等痛点问题。然而，20余年来可降解血管支架的发展远未达到预期，一个重要原因就是支架材料强度较低，导致支架壁过厚，影响血管修复。铁合金具有高强度的材料优势，用于开发薄壁血管支架被寄予很高期望，但其降解速率慢且易发生局部腐蚀是其存在的不足。中国科学院金属研究所杨柯、王青川研究团队，基于利用“高氮合金化”思想开发高氮无镍不锈钢及心血管支架的前期工作基础，近期设计开发出血管支架用新型可降解高氮铁合金。在发现高氮铁合金可实现快速均匀降解（J. Mater. Sci. Technol.,152 (2023) 94）并具有良好生物相容性（Bioact. Mater.,40 (2024) 34）的基础上，发现“高氮合金化”同时提高铁合金的强度和塑性，打破了材料高强度与塑性之间的矛盾。分析变形组织，发现高氮含量（0.6%）时，合金中会出现更多和更薄的孪晶。另外，与传统的高碳TWIP（孪晶诱导塑性）钢
2024 11.12

广州能源所在过冷水冰浆流动成核动力学以及粒径演变研究方面取得系列进展

近期，中国科学院广州能源研究所储能技术科研团队在过冷水冰浆流动成核动力学以及粒径演变规律研究方面取得系列进展，研究揭示了过冷水成核，以及成核后冰晶生长过程中的动力学变化规律。科研团队在经典成核理论的框架上，针对过冷水的流动成核现象，将流动剪切因素纳入考量，提出了流动成核动力学理论模型，充分讨论了过冷水在流动剪切作用下成核能垒、最小成核半径等关键成核参数的变化情况。研究发现，剪切成核过程中，加速过冷液体成核的关键因素并非剪切导致的形变，而是所导致的形变在遭遇阻碍后而释放变形能量的本身。该研究可为过冷水冰浆制备的“防冰堵”、飞机机翼防冰和电线防冰等问题的研究提供理论指导。流动剪切成核过程示意图除此之外，科研团队还针对成核后过冷态下的晶核粒径演变规律展开研究。研究团队利用Euler-Euler固液两相流模型与群体平衡模型进行耦合，研究了在不同流速、过冷度、初始含冰率的情况下，水平直管内过冷水冰浆流动过程中过冷解除、粒径生长、粒径分布、压降的变化规律。研究结果表明，在较低的流速和较高的初始含冰率下，过冷解除的更快；在较高的过冷度和较低的流速下，冰晶粒径增长的更快。该研究成果可为过冷水冰浆的“防
2024 10.08

中科院紫金山天文台团队牵头首次实现基于超导接收的公里级太赫兹无线通信传输

9月27日至10月1日，中国科学院紫金山天文台牵头的联合实验团队，在青海省海西州雪山牧场成功实现基于超导接收的高清视频信号公里级太赫兹/亚毫米波无线通信传输。这是国际首次将高灵敏度超导接收机技术成功应用于远距离太赫兹无线通信系统，也是0.5THz频段以上迄今最远距离的太赫兹无线通信传输实验。中国工程物理研究院电子工程研究所和上海师范大学参与组织联合实验，中国电科54所、中国科学院理化技术研究所和长春光学精密机械与物理研究所参与部分研制。太赫兹通信是解决未来空间海量数据实时传输与落地难题的重要技术手段，但面临因信号衰减严重而难以远距离传输等瓶颈，发射机功率、接收系统灵敏度以及传输场景等是影响远距离太赫兹通信的重要因素。在适宜太赫兹/亚毫米波天文观测的台址环境，将超高灵敏度和高增益的太赫兹天文望远镜系统与太赫兹通信系统相结合，可显著提升太赫兹通信传输距离。联合实验团队完成了适应极端环境的太赫兹高灵敏度超导接收机、太赫兹高效倍频链、中频带宽扩展和超宽带调制发射等多项关键技术攻关，全自主研制了一套0.5THz频段基于超导隧道结外差混频接收的全电子学太赫兹通信系统。在青海省海西州雪山牧场亚毫米波
2024 10.08

中科院苏州纳米所王锦等合作：多级孔水凝胶轻水材料实现极端高温下的可穿戴无源降温

在全球极端气候频发，夏季高温屡屡突破40℃且持续时长不断增加的当下，人们在户外活动或作业面临严重的高温威胁，从道路值勤人员到建筑工人，从农民到普通行人，极端高温对身体健康的影响不容小觑，因此热防护是保障极端环境下作业人员生命安全与健康的关键技术。气凝胶因其卓越的隔热性能和极低的密度，是实现极端环境热防护及其轻量化的理想材料。为此，中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所王锦研究员等人针对极端环境热防护，设计合成了系列耐极端环境的有机、无机气凝胶（Mater Sci Eng R2024,161,100842；Adv Mater2024,36,2310023；Adv Mater2023,35,2207638；Adv Funct Mater2023,33,2309148），发现了氧化硅气凝胶强力辐射降温能力，并提出了气凝胶功能基元改性概念，通过与其他材料进行“人工序构”复合，解决可穿戴热防护和轻量化问题，例如自适应保温/降温（Adv Sci2022,9,2201190；Macromol Rapid Commun2023,44,2200948；Adv Funct Mater2023,33,230
2024 10.08

中科院苏州纳米所蔺洪振团队合作：介电铌酸锌离子导体层诱导快速界面脱溶与扩散以实现无枝晶锌金属电池

随着化石能源的不断消耗与国家“双碳”战略的提出，太阳能、风能、潮汐能等可再生清洁能源的需求变得愈加迫切，这些能源的波动性与周期性使得大规模电网储能系统在其并网运行的“削峰填谷”中变得至关重要。由于锌金属的高理论比容量（820 mA h g-1、5855 mA h cm-3）和合适的氧化还原电位（-0.76 V vs. SHE），可充电水系锌金属电池（AZMBs）近年来引起了人们的极大兴趣，较低的成本与高安全性使得其有望应用于大规模储能系统体系中。然而，析氢反应（HER）、锌腐蚀以及锌枝晶生长严重影响了AZMBs的性能，其广泛应用仍面临巨大挑战。从本质上讲，上述问题来源于锌离子在电极/电解质界面上的无序行为，包括高的[Zn(H2O)6]2+脱溶能垒和缓慢的Zn2+迁移动力学。此外，自发生成的电极/电解质界面相（SEI）常常具有不均匀与离子传输缓慢等问题。基于此，结合合作团队前期在设计界面调控层以降低能垒提升载流子传输动力学等研究基础（Adv. Mater. 2023,35,2302828;Angew 2023,135,e202311693;Adv. Funct. Mater. 2023,
2024 10.08

应用中科院长春应化所研制高性能囊体材料的首架国产自研载人飞艇正式交付先锋客户

9月14日，中秋节前夕，位于广西桂林阳朔的月亮山脚下，一架外形圆润可爱、线条优美流畅、颜色白皙透亮的“祥云”AS700，头锥佩戴鲜艳的“大红花”惊艳亮相，在众人的目光下，轻盈腾空，扶摇直上，宛如一只“空中白鲸”遨游在云山雾海之中，经过阳朔多个标志景点后稳稳降落。这架具有完全自主知识产权的载人飞艇“祥云”AS700，首架正式交付先锋客户。活动现场还签署了12架新购艇订单，标志着国产载人飞艇的研制、生产、取证、交付全面贯通，即将开启商业运营，不久的将来，乘“祥云”向“云端”成为多元化、高品质旅游的又一选择。此次交付的首架载人飞艇于今年8月20日横越“鄂湘桂”三省区、飞行近1000千米，从湖北荆门“长途跋涉”至广西桂林，刷新了国产自研载人飞艇领域有史以来最长航时、最远航程飞行的“新纪录”。15天累计306人次的乘感体验飞行，也成功验证了AS700载人飞艇的安全性、可靠性。AS700载人飞艇所用囊体材料系我所高分子多层复合材料课题组自主研制，针对载人飞艇的应用需求，经过多年技术攻关，成功突破囊体材料结构设计与复合工艺等关键技术，研制出高阻隔性、高强度、高耐揉搓性能、高耐候性的囊体材料，一经应用
2024 10.08

中科院金属所在仿生图案化半导体光催化材料面板研究取得新进展

太阳能光催化分解水制取绿氢，是前沿和颠覆性低碳技术，在助力实现“双碳”战略目标方面极具潜力。该技术主要是利用太阳光谱中的紫外和可见光来驱动半导体光催化材料，以满足水分解所需的能量要求。其中，发展高效的半导体光催化材料是该技术走向应用的关键。经历近半个世纪的持续研究，半导体光催化材料对占比太阳光谱不足5%的紫外光的利用效率已近100%，而对占太阳光谱中占比达45%的可见光的利用效率却很低。究其原因是可见光能量较低，激发窄带隙半导体产生的光生电子与空穴诱发水分解反应的驱动力不足。因此，实现高效可见光催化分解水，是太阳能光催化分解水制氢领域的研究制高点。近日，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心刘岗研究团队与国内外研究团队合作，发展出仿生图案化半导体光催化材料面板，实现可见光驱动下水的自发裂解产生化学计量比的氢气和氧气。9月26日，该研究以“An Artificial Leaf with Patterned Photocatalysts for Sunlight-Driven Water Splitting”为题发表于Journal of the American Chemical
2024 10.08

中科院科学岛稳态强磁场刷新水冷磁体世界纪录

9月22日，中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心自主研制的水冷磁体产生了42.02万高斯（即42.02特斯拉）的稳态磁场，打破了2017年由美国国家强磁场实验室水冷磁体产生的41.4万高斯的世界纪录，成为国际强磁场水冷磁体技术发展新的里程碑。这也是稳态强磁场实验装置继2022年混合磁体成功创造45.22万高斯的世界稳态磁场纪录之后，取得的又一项重大技术突破。在中国科学院和安徽省联合科研攻关项目的支持下，经过近四年的不懈努力，强磁场技术研究团队创新了磁体结构、优化了制造工艺，最终在32.3兆瓦的电源功率下产生42.02万高斯的稳态磁场，标志着我国乃至世界强磁场水冷磁体技术发展的新高峰。这一磁体的研制成功不仅更好地满足了科研用户对快捷调控的稳态强磁场的实际需求，为科学家们探索新现象、揭示新规律提供了强大的实验条件，更为我国建设更高场强的稳态磁体奠定了一项关键技术基础。稳态强磁场磁体分为三种类型，即水冷磁体、超导磁体以及由水冷磁体和超导磁体组合的混合磁体。水冷磁体是科学家们最早使用的磁体类型，拥有磁场调控灵活快捷，且具有能够产生磁场强度迄今远高于超导磁体的优势，为物质科学研究提供了可靠

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