科技快報:首枚民營中型液體運載火箭、中科院應用成果展舉行、兩棲「機器蟑螂」、合成「金屬氮」……

科技快報:首枚民營中型液體運載火箭、中科院應用成果展舉行、兩棲“機器蟑螂”、合成“金屬氮”……

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首枚民營中型液體運載火箭2020年首飛

科技快報:首枚民營中型液體運載火箭、中科院應用成果展舉行、兩棲“機器蟑螂”、合成“金屬氮”……

▲國內首款中型液氧甲烷液體火箭參數

7月8日,從北京藍箭空間科技有限公司獲悉,該公司自主研發的中型液氧甲烷運載火箭朱雀二號已經於今年6月完成全系統設計工作,該款火箭為國內在研運力最大的民營運載火箭,計劃於2019年完成全部地面試驗,2020年首飛。

藍箭航天首席執行官張昌武介紹,朱雀二號液體運載火箭將是中國民營商業火箭領域第一款中型火箭,基本型為兩級液體運載火箭,直徑3.35m,全長48.8m,總重216噸,起飛總推力268噸,500km高度太陽同步軌道運力2噸,200km近地軌道運力4噸。

“朱雀二號液體運載火箭的首要特點是經濟性,以商業航天市場所看重的高效和高性價比為研發準則,所用的液氧甲烷推進劑每公斤成本約為5元,遠低於液氧煤油的每公斤十幾元和液氧液氫每公斤100元的成本。同時,一體化電氣單機使全箭電氣成本降低80%。此外,無塔架發射系統大幅度提升發射效率,可將發射準備時間縮短到7天,未來每公斤發射成本預計將低於獵鷹9號。”藍箭航天首席技術官康永來說。

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中科院應用成果展舉行

科技快報:首枚民營中型液體運載火箭、中科院應用成果展舉行、兩棲“機器蟑螂”、合成“金屬氮”……

▲圖為參觀者在體驗嵌入式虹膜識別儀。新華社記者 金立旺攝

中國科學院應用成果展暨中科院硬科技—科技服務網絡計劃雙創項目路演活動27日在深圳舉行,50餘個涉及民生領域的項目在應用成果展上進行了集中展示,14個雙創項目參與了此次路演活動。

中科院應用成果展主題為“科技讓生活更美好”,旨在充分展示中科院在助力實現高質量發展和人民對美好生活的嚮往方面的積極作用,參展項目涵蓋衣食住行等多個民生領域。此外,展覽還將提供早期項目融資、應用場景搭建、成果產業化應用等服務,促進科技成果更好發揮經濟和社會效益。展覽期間舉辦的雙創項目路演活動,是中科院一批硬科技項目首次集中對外展示和推廣,旨在支持中科院院屬機構通過創新創業的形式實現科技成果的轉移轉化。

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兩棲“機器蟑螂”可探索水下環境

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據美國哈佛大學官網近日消息,該校研究人員研製出一種“水陸兩棲”的“移動微型機器人”(Ambulatory Microrobot,HAMR),外形就像“機器蟑螂”,可在陸地上行走,在水面游泳,必要時還能在水下行走。這種設計為小型機器人找到了新的用武之地。

HAMR還有4對不對稱襟翼,利用襟翼和周圍水之間的不穩定的相互作用,能產生類似於潛水甲蟲的游泳步態,這使其可以有效地向前游泳和轉彎。此外,在水面上移動還使其能躲避水下障礙物,並減少阻力。

研究發表於《自然·通信》雜誌。論文第一作者、哈佛大學約翰·保爾森工程和應用科學學院(SEAS)博士後研究員凱文·陳說:“這項研究表明,微機器人可以利用小規模物理學——在這種情況下是表面張力——來執行對大型機器人來說極具挑戰性的任務。”

該機器人的重量相當於一枚曲別針,只有約1.65克,能攜帶1.44克的額外載荷,而且能以高達10赫茲的頻率讓其腿滑動。研究人員指出,機器人的大小對性能至關重要,如果太大,它可能很難浮在水面上;如果太小,它又難以產生足夠力量來破壞水面張力(潛入水下)。

在水下環境中,HAMR展現出與陸地上同樣優越的移動能力。不過,它仍有不足之處,比如潛入水下後,只能依賴水底的斜坡慢慢爬回地面。研究人員下一步將重點解決HAMR的出水問題,希望為其找到一種無需坡道也能返回陸地的方法,可能採用衝動跳躍機制等。

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合成“金屬氮”能量密度為TNT十倍多

從中科院合肥物質科學研究院獲悉,該院固體物理研究所科研人員成功合成了超高含能材料聚合氮和“金屬氮”,揭示了“金屬氮”合成的極端條件範圍、轉變機制和光電特徵等關鍵問題,將“金屬氮”的研究向前推進了一大步。相關結果日前發表在國際著名綜合性期刊《自然》子刊上。

全氮材料聚合物被認為是五種常規超高含能材料之一。在極端高溫高壓條件下,氮分子會發生一系列複雜的結構和性質變化,比如分子發生解離進而發生聚合作用形成聚合氮或進一步形成“金屬氮”,這兩種形態的氮材料都是典型的超高含能材料,是目前常用炸藥TNT能量密度的十倍以上,如果能作為燃料應用於載人火箭一、二級推進器,有望將目前火箭起飛重量提升數倍以上。然而,“金屬氮”並不容易獲得,需要高達百萬大氣壓(GPa)的極端高壓和幾千度的高溫條件。

科研人員以普通氮氣為原材料,引入了脈衝激光加熱技術和超快光譜探測方法,建成了集高溫高壓產生及物性測量的原位綜合實驗系統。利用綜合實驗系統,研究人員獲取了高達170GPa、8000K高溫高壓極端條件,並在此條件下原位研究了氮分子在絕緣體—半導體—金屬轉變過程中的光學吸收特性和反射特性,確定了氮分子解離的相邊界及“金屬氮”合成的極端壓力溫度條件範圍,原位光譜分析研究也進一步證實了實驗中確實合成了具有半金屬性質的聚合氮和具有完美金屬特性的“金屬氮”。

該成果不僅能夠對其他形式高能氮材料的合成提供指導,也為未來“金屬氫”的成功合成奠定了重要基礎。

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中美研究人員開發出三維納米“剪紙”結構

中國和美國研究人員從中國傳統藝術“拉花剪紙”中得到靈感,製備出形貌特異的三維納米結構,有望在生物分子識別和光通信等領域獲得應用。

發表在最新一期美國《科學進展》雜誌上的研究顯示,研究人員採用高劑量“聚焦離子束”作為“剪裁”手段,使厚度只有幾十納米的金膜從二維平面彎折成複雜的三維立體結構,加工出來的三維金屬結構分辨率在50納米以下,約為頭髮絲直徑的兩千分之一。

研究小組使用該“剪裁”技術加工出一種具有螺旋結構的濾光片,可用於濾除左旋或右旋的圓偏振光。論文作者之一、麻省理工學院機械工程學教授方絢萊說,葡萄糖分子有左旋和右旋之分,新技術可用來製造更小、更高效的設備,以測量其中一種葡萄糖分子的濃度。

方絢萊說,該器件比傳統上具備類似光學功能的器件小几個數量級,還可讓多激光束在光纖中傳輸互不干擾,可用於開發新型光學芯片,在光通信等領域有廣泛應用前景。

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港大研發超薄感應器 檢測炎症較抽血快30倍

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▲香港大學研發超薄感應器檢測炎症較傳統抽血快30倍。 新華社 圖

據香港《大公報》報道,以往檢測體內炎症要靠抽血化驗,但每次均要花費數小時才能出結果。香港大學工程學院與港大李嘉誠醫學院合作,研發出實時超薄感應器,醫生日後只需把厚度小於1微米的柔性感應器,貼在醫用導管、手術用具,甚至是器官上,十分鐘即可告知病人體內是否發炎,較傳統抽血檢測快30倍。

據報道,醫生一般透過檢測血液中的“C-反應蛋白”濃度,評估身體是否有炎症,但傳統的抽血化驗未能實時監察蛋白濃度變化。港大機械工程副教授陳國樑表示,以往雖然有利用無機材料製造的感應器面世,但一般較為堅硬,不能貼在某些物料上,加上成本高昂及對溼度和溫度較敏感,因此有必要改良。

他透露,本次共花了三年時間,研發出“C-反應蛋白感應器”,由有機半導體材料組成,厚度僅為亞洲人頭髮直徑的五十分之一,在彎曲或拉伸的情況下都可運作,並能夠輕易與手術用具結合使用,成本僅1至2元港幣,可配合不同生物蛋白,測試各種生物反應,有助節省樣本收集及分析時間,相信可用於監察血糖及其他長期疾病監控,最快四年後可應用。

中國科協各級組織要堅持為科技工作者服務、為創新驅動發展服務、為提高全民科學素質服務、為黨和政府科學決策服務的職責定位,推動開放型、樞紐型、平臺型科協組織建設。接長手臂,紮根基層,團結引領廣大科技工作者積極進軍科技創新,組織開展創新爭先行動,促進科技繁榮發展,促進科學普及和推廣,真正成為黨領導下團結聯繫廣大科技工作者的人民團體,成為科技創新的重要力量。——習近平


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