使用多种自主机器人的空中辅助建造
研究人员提供了一个可伸缩的多种机器人3D打印和路径规划框架,使机器人的任务和集群规模能够适应整个建筑任务中的打印需求变化。多种机器人的制造框架允许在人工监督下自主三维打印,同时实时评估打印形状和机器行为。
为了验证基于该框架的自主空中调幅系统,研究人员开发了用于在飞行过程中放置材料的建造无人机和用于评估结构质量的扫描无人机,并将通用的实时模型预测控制方案与空中调幅机器人集成在一起。
此外,研究人员将动态自调机械手与建造无人机集成在一起,进一步将制造精度提高到5毫米,以满足精确轨迹要求的几何图形打印,并开发了四种适合连续材料沉积的水泥-聚合物复合混合物。
在此,研究人员演示了概念打印,包括一个由72层快速固化的绝缘泡沫材料组成的2.05米高圆柱体、一个由28层结构伪塑料胶结材料组成的0.18米高圆柱体、一个圆顶形状的光迹虚拟打印以及多机器人模拟情况。空中辅助建造(Aerial-AM)允许在空中进行制造,为未来在危险区、高空或难以到达的位置建造提供了可能性。
相关论文信息:https://www.nature.com/articles/s41586-022-04988-4
位于棒旋星系复杂、强磁场区域中的快速射电暴
快速射电暴(FRBs)是一种高度分散、持续时间为毫秒的射电暴。研究人员在超过一半的脉冲样品中探测到高圆偏振度脉冲,其中一个脉冲最高值达75%。
同时也检测到频率依赖的偏振振荡现象。所有这些特征都为在大约一个天文单位的震源内存在一个复杂的、动态演变的磁化环境提供了证据。
研究人员发现其宿主星系是约银河系尺度大小、富金属的棒旋星系,同时此FRB所在区域恒星密度较低,处于旋臂之间,距离星系中心中等距离。这种环境与起源于大质量恒星极端爆炸导致的超亮超新星或伽马射线暴后形成的年轻磁星是不一致的。
相关论文信息:https://www.nature.com/articles/s41586-022-05071-8
汤加洪阿哈阿帕伊岛火山爆发引发的多种海啸成因
火山喷发通过多种机制产生的波,包括在火山爆发的附近,空气—海洋与最初的和从爆炸中辐射出来的强大冲击波;水下喷发造成的水腔塌陷;空气—海洋与环绕地球几圈的气压脉冲耦合,导致全球海啸。
近场海啸的影响受水腔源的强烈控制,远场海啸异常持久,主要由于气压脉冲机制。几十厘米的幅度也能导致遥远地区港口遭受灾难性破坏,这意味着海平面适度上升加上未来类似的事件,对基础设施的影响呈阶梯函数增长。
将此类事件的复杂情况拼凑起来,对类似地球物理环境下的沿海灾害评估有重要影响,表明了这是一种目前被忽视的全球海啸来源。
相关论文信息:https://www.nature.com/articles/s41586-022-05170-6
近乎100%电流—氨效率的氨生成
科研人员研究了电解质在电化学锂介导的氮还原反应中的作用,并提出了一个在电极—电解质界面区域的紧密离子层可行的高效、稳健的合成方式。该界面由高浓度的亚胺基锂盐电解质产生,提供稳定的氨产率150±20 nmol/scm2,电流—氨效率接近100%。
在电极表面形成的离子组合抑制了电解质的分解,并支持稳定的氮还原。他们的研究强调了锂介导的氮还原反应的性能与电极—电解质界面的物理化学性质之间的相互关系。科学家预计,这些发现将指导可持续的稳健、高性能的氨合成开发。
相关论文信息:https://www.nature.com/articles/s41586-022-05108-y(李言编译)
《中国科学报》 (2022-09-28 第2版 国际)