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2025年04期

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卷首语 | 钠离子电池能否取代锂离子电池？

卷首语 | 钠离子电池能否取代锂离子电池？

近年来，钠离子电池快速发展，宁德时代和比亚迪等制造商已经实现了钠离子电池的初步商业化。虽然钠离子电池的能量密度显著低于锂离子电池，但前者的充放电速率可以更快，寿命可以更长，并且可以忍受更低的温度。最为重要的是，制造钠离子电池用到的稀有原材料更少，这就意味着，钠离子电池会更具成本效益。因此，产业界始终认为钠离子电池至少可以在某些应用场景中取代锂离子电池（尤其是磷酸铁锂电池）。2024年，有不少学者
聚焦 | 钠离子电池与锂离子电池竞争分析

聚焦 | 钠离子电池与锂离子电池竞争分析

全球能源转型需要大规模部署应用于电动汽车和需大的电池年，动有进入市场的新储能系统都与锂离子电池相关，这在很大程度上得益于锂离子电池过去30年商业化进程中大幅下降的生产成本一1991年，锂离子电池首次实现商业化，现在的生产成本相比当时已经下降超过 97% 。然而，近年来，快速上涨的锂离子电池原材料需求也给相关矿物（具体来说就是锂、镍、石墨和钴）供应链造成了极大负担。结果就是，锂离子电池价格平均指数在
聚焦 | 未来钠电池或将推动绿色经济

聚焦 | 未来钠电池或将推动绿色经济

锂离子电池随处可见，它们不仅为耳机、手机和车供电，也见。可再能机、手设施的备用电源，用以应对太阳能或风能不足的情况。但锂本身相对稀缺，只有少数几个国家供应该资源。一个依靠可再生能源的世界，其所需的电池容量应达到现有水平的200倍，而这或许就要求一种不一样的电池。“我不知道我们能否仅靠锂离子实现此目标。”芝加哥大学的电池化学家孟颖说道。已有几十年历史的锂离子电池技术似乎正在迎接挑战。有没有一
聚焦 | 促进科学发现，我们需要塑造什么样的文化？

聚焦 | 促进科学发现，我们需要塑造什么样的文化？

对于大学和资助机构而言，只有更好地包容失败，才能更好地推动科学发现编译科和之对经验主义的信仰，在实验上的孜孜以求，使其得以收获关于宇宙运转的无数惊奇之见。然而，我们庆祝、支持与奖励科学家自由驰骋勇闯未知的文化正面临挑战一那样的探索精神本是科学的标志，但眼下，谨慎、规避风险、缺乏好奇心地追求被资助方和同行认可的进步正成为越来越多研究人员的选择。我自己也遇到过这个问题。几年前，我取得物理学博
科学学 | OSTP主任谈联邦裁员与研发战略

科学学 | OSTP主任谈联邦裁员与研发战略

美国白宫科技政策办公室（OSTP）主任迈克尔·克拉齐奥斯（MichaelKratsios）一方面支持联邦政府对基础研究和应用研究的资助，另一方面又为美国科学机构的裁员主张辩护，称这是总统的行政特权。特朗普政府自205年2中旬开始，短短两周内就解雇了数千名科学机构的员工，其中包括美国国家科学基金会（NSF）约 10% 的人员。据Axios和彭博社报道，美国国家标准与技术研究院（NIST）也在准备
科学学 | 人工智能是特朗普政府教育改革的关键

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美国教育部部长琳达·麦克马洪（LindaMcMahon）于2025年3月3日发表演讲，宣布了美国教育部的“最终使命”：迅速且负责地落实特朗普总统关闭教育部这一颇具争议的设想。她称这一举措将有助于“让美国教育体系再次伟大”，并指出“数百万美国青少年被困在教育质量低下的学校中”。政府的解决方案是裁减联邦官僚机构、减少监管限制、放开教育资金使用权限，以激发各州创新活力。正如教育部部长麦克马洪所说，这
科学学 | 示范引领，提高科学家科技创业成效

科学学 | 示范引领，提高科学家科技创业成效

自2015年新修订的《中华人民共和国促进科技成果转化法》施行以来，高校院所科技成果转化工作取得了显著成效，但依然存在不少难题，特别是企业的主体作用还不到位，导致企业实施科技成果转化动力不足。为此，笔者在《世界科学》2025年1月刊上发表了《支持高层次人才创业，重塑企业生态体系》一文，核心观点是支持科学家以兼职、离岗创业的方式实施科技成果转化。但如何支持科学家创业？如何提高科学家创业的成功率？最
科学学 | 让高质量研学成为科学教育变革的助推器

科学学 | 让高质量研学成为科学教育变革的助推器

2025年1月14日，教育部办公厅印发新年一号文件《中小学科学教育工作指南》，围绕育人方式变革、师资队伍建设等关键环节对科学教育进一步精准发力，强调更加重视激发学生好奇心、想象力、探求欲，让每个学生都成为“科学小达人”。当前，研学教育在全国各地蓬勃发展，已然成为科学教育实践中的“新顶流”。据报道，2024年国内研学游人数增长2倍，海外研学游人数增长120% 。所谓百闻不如一见，凭借着生动的实践
科学学 | 寻找外星生命的全新领域系外行星的板块构造研究

科学学 | 寻找外星生命的全新领域系外行星的板块构造研究

板块运动对地球生命至关重要，但我们并不知道它是否会在其他星球发生一一现在，谜底即将揭晓。板块运动即地球不断地吸收和改造岩石外壳板块的进程。人们认为，这与地球的宜居性有着千丝万缕的联系，甚至可能是生命产生的重要先决条件。如果没有它，我们的湖泊和河流可能会冻结或蒸发，海洋可能会缺乏营养物质，地球的气候或许早就变得不适宜居住，生命的延续会很艰难。不过，这只是我们的想法。我们很难知道板块运动是
基础研究 | 偏头痛众多触发因素的研究为新疗法开辟道路

基础研究 | 偏头痛众多触发因素的研究为新疗法开辟道路

降钙素基因相关肽（CGRP）药物在治疗偏头痛这种令人痛苦、迷茫且经常发作的疾病方面已取得成效，而更多药物靶标的发现更是令人兴奋。对于切丽丝·艾恩斯、来说，巧克力、红酒和陈年奶酪都很危险，因为这些可能会触发她的偏头痛。同样危险的还有某些声音、香味和其他强烈气味、寒冷的天气、雷雨、压力以及睡眠不足。她怀疑所有这些因素都有可能导致她的偏头痛发作，且发作时症状多种多样：后脑勺剧烈疼痛，对最轻微的声
基础研究 | “非常规” 镍基超导体令物理学家万分激动

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名叫镍酸盐的化合物能在高于绝对零度的温度、常压环境下零电阻地导电。一类全新的超导体一镍酸盐一一让物理学家万分激动。实验已经显示，这类含有镍的化合物能在相对较高的温度（45K，即、常压环境下零电阻地传输电流。位于中国深圳的的物理学家在镍氧化物晶体薄膜中观察到超导性的主要特征。该薄膜是在实验室里生长而成的。他们的研究工作刊登于2025年2月17日的《自然》杂志上。 ‘我们非常有希望能最终
基础研究 | 软骨类器官开辟关节炎治疗的新范式

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关节炎，是一种以软骨损伤退变为主要特征的关节疾病，不仅给患者带来长期的疼痛与不便，还因其高发病率、高致残率和高增长率而对社会造成沉重的负担。尽管临床上已广泛应用药物与手术来治疗关节炎，但这些方法仍存有诸多缺点。类器官（Organoids），是通过体外细胞培养形成的“微组织”，能够模拟真实器官的关键特性、复杂结构及特定功能。借助软骨类器官，科学家不仅可以将其直接放到体内修复关节软骨损伤，还可以用
前沿科技 | 石墨烯电子文身：未来健康监测的无创革命

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想象一下2040年的一个场票：一名思有糖尿病的早期阶段而不自知。7的 12 岁男孩在咀嚼口香糖时，前臂上的临时文身记录了他血糖上升的情况，并将这一信息发送到他的手机上。同时，这个健康蓝测文身的数据也会上传至云端，这样他的妈妈就能随时关注他的状况。目前，这样的电子文身还不存在，但世界各地的实验室（包括我在马萨诸塞大学阿默斯特分校的实验室）都在致力于开发这一关键技术。这项技术潜力巨大：它可以帮助人
前沿科技 | 超过100个量子比特的超导量子计算

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一款新型的高性能量子处理器拥有105个超导量子比特，可以与广受好评的谷歌“柳木”处理器相媲美。在探索实用量子计算机的过程中，人们发现，基于超导量子比特的处理器尤其大有可为。这类设备既可编程又能纠错。2024年12月，美国加利福尼亚州谷歌量子人工智能团队的研究人员公布了一款名为柳木（Willow）的105量子比特超导处理器。如今，中国科学技术大学的潘建伟团队也展示了他们自己的105量子比特处理器
前沿科技 | 一位立志"要解决真问题、真解决问题"的核电工程师

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全球最大“华龙一号”核电基地—福建漳州核电1号机组2025年1月1日凌晨正式投入商业运行，该机组一年能够发100亿度电，可供一个中等发达国家100万人口的生产和生活用电。以上报道让许多关心支持核电技术发展的人振奋，因此当我得知入选2024年启明星计划的王路遥所申报的项目与“华龙一号”相关时，立刻就有了想认识他、采访他的冲动。核电运行研究（上海）有限公司高级工程师本以为要联系与“核”沾边的单
科学文化 | 中国核电：从追赶到引领，点亮未来能源之光

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能源困局与曙光人类文明的进步，从来都离不开能源的利用。从煤炭驱动蒸汽机到石油点燃内燃机，化石能源曾推动工业革命狂飙突进，却也留下碳排放剧增、环境污染、资源枯竭的沉重代价。在这些因素的推动下，根据《中国温室气体公报（2023年）》，当年全球二氧化碳浓度突破百万分之420，极端气候频发，能源转型迫在眉睫。在这样的背景下，核能脱颖而出，其特点是碳排放接近零，能源密度高，供应稳定。而中国核电，从2
科学文化 | 名目繁多的爱因斯坦奖

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20世纪最伟大的科学巨匠阿尔伯特·爱因斯坦不仅是一位贡献卓著的理论物理学家，而且是一位爱好世界和平、捍卫社会正义的卓越思想家、哲学家和社会活动家。鉴于其显赫声誉和崇高威望，国际上热衷以爱因斯坦的姓名或姓氏命名各式各样的奖项。本文特遴选出8个（5个来自美国，另外3个分别来自墨西哥、瑞士和德国）最为重要的爱因斯坦奖项，择其要点予以介绍，以飨读者。同时谨以此文纪念爱因斯坦先生逝世70周年。那些虽以爱
科学文化 | 蜻蜓学奠基人塞利斯及其博物学文化网络（上）

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“小荷才露尖尖角，早有蜻蜓立上头”（杨万里），“行到中庭数花朵，蜻蜓飞上玉搔头”（刘禹锡），“穿花蛱蝶深深见，点水蜻蜓款款飞”（杜甫）。《诗经》中没有提及蝴蝶和蜻蜓，但后来的诗人没有忘记描写蜻蜓。描写最细致的还数唐代的韩偓：“碧玉眼睛云母翅，轻于粉蝶瘦于蜂。坐来迎拂波光久，岂是殷勤为蓼丛。”剑桥诗人本森（ArthurChristopherBenson）说：“不安的蜻蜓，飞掠、舞动，在蔓生的水草丝带
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卡普拉斯是一位理论化学家，他致力于探索其学科的基础原理，也始终关注这些原理在现实世界中最广泛的应用。他对复杂生物系统的模拟揭示了蛋白质等大分子在原子层面的功能细节。2024年12月，卡普拉斯去世，享年94岁。卡普拉斯于1930年出生于维也纳。1938年，全家为逃离纳粹政权迁居美国马萨诸塞州波士顿地区。上中学时，卡普拉斯对观鸟的热爱激发了他对生物学的好奇心。1947年，17岁的他发表了第一

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