美國

本報駐美國記者 劉海英

退出巴黎協(xié)定惹爭議

科技解圍被寄予厚望

2020年，新冠疫情給全球帶來巨大傷痛。科學家在抗擊疫情的同時，仍在大聲呼吁人們關注地球可持續(xù)發(fā)展面臨的更多威脅。美國科學家發(fā)現(xiàn)，地球大氣二氧化碳濃度已經(jīng)超過了過去2300萬年的最高紀錄，其飆升的速度前所未有，而格陵蘭島冰蓋融化程度超過了“臨界點”，現(xiàn)已不可逆轉(zhuǎn)?？茖W家們警告世人，海平面繼續(xù)按預期上升會使美國沿海地區(qū)的極端洪水事件猛增，八十年后，地球上將有近3億人受海岸洪水威脅；極端降雨會激活地殼深層巖漿運動而誘發(fā)火山噴發(fā)；氣候變化可能致種群破壞驟然發(fā)生，而海洋熱浪會造成生態(tài)系統(tǒng)“重新分布”。在美國政府11月4日正式完成退出《巴黎氣候協(xié)定》的程序之際，美國科學家的這些研究更讓人感到解決氣候變化問題的緊迫性。

利用科技的力量來維系可持續(xù)發(fā)展，已經(jīng)成為科學家，以至全人類的努力方向。美國科學家則取得了不少新成果。他們開發(fā)出一種新型設備，通過一種蛋白納米薄膜，利用空氣中的水分產(chǎn)生電能，這一技術可能對可再生能源、氣候變化等產(chǎn)生重大影響；他們研制的全新儲能磚，可以像電池一樣儲存電能，成為一種多用途增值建筑材料，有助于環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展；他們開創(chuàng)的使用溶劑回收多層塑料中聚合物的新方法，有望大幅減少塑料廢物對地球環(huán)境的污染，而將聚乙烯聚合物轉(zhuǎn)化成高價值烷基芳族分子的低溫催化方法的開發(fā)，則為塑料廢物的循環(huán)再利用開辟了新途徑。

相比于科學家的砥礪前行，特朗普政府在推動全球環(huán)境治理與可持續(xù)發(fā)展方面的作為乏善可陳。雖然能源信息署預測，到2021年美國風能和太陽能等可再生能源發(fā)電將超過核能和煤炭，但美國退出《巴黎氣候協(xié)定》為全球應對氣候變化的努力潑了盆冷水，新型能源的研發(fā)也因其能源政策而相對進展緩慢。

韓國

本報駐韓國記者 邰舉

超高速電子衍射裝置創(chuàng)世界之最

熱核聚變試驗持續(xù)時間全球首位

韓國研究團隊利用納米多孔性沸石制造出鉑和稀土金屬結(jié)合的高效催化劑，將顯著提高丙烯的生產(chǎn)效率。

韓國基礎研究院多維碳材料研究中心和蔚山科學技術院自然科學部研究團隊，研發(fā)出一種在常溫常壓條件下，通過簡單工序?qū)⑹┺D(zhuǎn)換成超薄膜金剛石的新技術。

韓國原子能研究院研究團隊成功研發(fā)最能捕捉原子運動的超高速電子衍射裝置。作為電子照相機的超高速電子衍射裝置可以觀測分子中原子的運動，實時捕捉分子結(jié)構(gòu)的變化。該研究團隊研發(fā)的超高速電子衍射裝置的時間分辨能力為32fs，創(chuàng)下世界之最。

韓國國家核聚變研究所在KSTAR試驗裝置內(nèi)保持等離子體1億度溫度長達8秒，成為全球首個維持5秒以上的熱核聚變試驗。2018年的試驗實現(xiàn)了1億度溫度下維持約1.5秒，而此次試驗成功地將超高溫等離子維持時長提高了5倍。

英國

本報駐英國記者 田學科

全新人造材料獲突破

治理環(huán)境污染成重點

倫敦帝國理工學院開發(fā)出一種全新人造材料——強度增加但質(zhì)量依舊較輕，這種材料是利用多向晶格，并結(jié)合智能3D打印技術制成。

為應對氣候變化，實現(xiàn)2050年零排放目標，英國首相鮑里斯·約翰遜公布了英國“綠色產(chǎn)業(yè)革命十大行動計劃”，將停售汽、柴油汽車的時間提前到了2030年（混合動力車停售時間為2035年）。根據(jù)該計劃，英國將發(fā)揮傳統(tǒng)海上風電優(yōu)勢，在未來10年里將風能裝機容量翻兩番；大力發(fā)展碳捕獲、使用和儲存技術，幫助那些難以脫碳的產(chǎn)業(yè)得以持續(xù)發(fā)展；在未來4年投入5億英鎊促進電動汽車電池的研發(fā)和大規(guī)模生產(chǎn)等。

根據(jù)該綠色產(chǎn)業(yè)計劃，氫能和核能將成為英國未來能源供應的重要來源，為此將投入2.15億英鎊，從2021年開啟建設小型核反應堆項目（共16個電站），希望在本世紀30年代上半期建成，以滿足市場對清潔能源的需求。為支持此項目，英國研究與創(chuàng)新基金會(UKRI)已于2019年底開啟相關研究課題招標，并得到大財團支持。

為治理海洋污染，英國人工智能團隊研制了一種能檢測海洋中大塑料（大于5毫米）漂浮垃圾帶的新方法。研究人員利用歐洲空間局“哨兵2”號衛(wèi)星數(shù)據(jù)，使用機器學習算法將塑料從其他材料中區(qū)分出來，平均準確率達86%，局部區(qū)域達到100%。這一新技術將有助于對海洋塑料垃圾的全球監(jiān)測和處理。

為減少填埋和焚化帶來的環(huán)境污染，尋找可再生塑料，解決令人頭疼的塑料廢棄物等問題，UKRI通過“產(chǎn)業(yè)挑戰(zhàn)基金”對4個設備先進的垃圾處理廠投入2000萬英鎊研發(fā)資金，提高其對垃圾循環(huán)利用的處理能力；投入800萬英鎊，確定了10所高校作為研究項目支持單位，研發(fā)可再生塑料等技術；并向發(fā)展中國家投入2000萬英鎊幫助處理塑料廢棄物。

俄羅斯

本報駐俄羅斯記者 董映璧?

新材料性能改進有方法有特點

新燃料開發(fā)瞄準極地實際應用

俄羅斯南烏拉爾國立大學開發(fā)出在石墨、焦炭、聚合成分的基礎上制造粉末復合材料的新方法，有助于減少原子能領域、航空領域、航天工業(yè)領域、冶金領域、電子交通領域的生產(chǎn)廢料，改善電子技術產(chǎn)品質(zhì)量，從而使生產(chǎn)經(jīng)濟成效提高30%。俄國家科學技術大學研制出一種氰化鉿陶瓷，可承受4200攝氏度高溫，其耐高溫和高硬度性能得到計算機建模預測確認。

俄國家研究型工藝技術大學開發(fā)出防止汽車和工具零件磨損、氧化和腐蝕的高效保護涂層。俄科學院結(jié)構(gòu)宏觀力學和材料學研究所改進了用碳化硅制造陶瓷零件的技術，可大大提高汽車、飛機和其他設備發(fā)動機性能。

俄托木斯克理工大學開發(fā)出一種生產(chǎn)碳化鎢和其他超硬材料的獨特方法，比同類技術簡單、經(jīng)濟、可靠，同時，還允許使用含有相似材料的廢物作為生產(chǎn)原材料。

俄斯托木斯克工業(yè)大學與中國和德國專家共同研發(fā)出一種特殊的納米導線，可作為特殊的透明電極用在柔性電子產(chǎn)品和太陽能產(chǎn)品上，且其具有更高的電導率。

俄羅斯托木斯克理工大學在能源環(huán)?？蒲蓄I域是翹楚，共有3項科研成果問世。一是將工業(yè)和城市垃圾作為混合燃料成分，以燃燒的方式進行綜合回收利用，比使用傳統(tǒng)煤炭方法節(jié)省至少一半資金。二是找到無需更換燃料就能延長核反應堆75%運行時間的方法，可大幅提高安全性并降低偏遠地區(qū)核電站的運行成本。為極北地區(qū)確保穩(wěn)定能源供應找到解決方案。三是利用重型柴油餾分和低溫添加劑的方法，開發(fā)出生產(chǎn)冬季北極用柴油燃料的方法，對北極開發(fā)具有實際意義。?

另外，俄國立研究型技術大學與俄科學院生物化學物理研究所，研發(fā)出可替代鋰離子電池的鈉電池，可廣泛用于智能手機的新一代電池。

日本

本報駐日本記者 陳超

新材料為多領域應用帶來希望

新能源為減排環(huán)保再辟新路徑

日本金澤工業(yè)大學開發(fā)出新型碳纖維復合材料——高強度、高彈性且導電性優(yōu)異。該材料有望應用于要求具備高比強度和高比彈性模量等機械特性的汽車及飛機相關構(gòu)件和建材。

東京大學的研究團隊在全球首次成功實現(xiàn)周期性嵌入氮原子的納米管分子（氮摻雜型納米管分子）的化學合成。

東京工業(yè)大學的研究團隊發(fā)現(xiàn)最高水平氫離子傳導率的新材料Ba5Er2Al2ZrO13，燃料電池和氫傳感器又將有進一步發(fā)展。此次發(fā)現(xiàn)的新型質(zhì)子導體無需進行化學置換即表現(xiàn)出很高的質(zhì)子傳導率，因此不存在以往的材料穩(wěn)定性和均勻性問題。

東北大學與東京大學的聯(lián)合研究團隊成功合成銥離子呈蜂窩晶格狀排列的新型氧化物Mn–Ir–O的人工超晶格。這項成果不僅能為量子自旋液的物質(zhì)開發(fā)提供新方法，還有助于利用薄膜樣本開發(fā)功能元件。

早稻田大學和靜岡大學共同開發(fā)出了碳納米管的新生長方法，并成功制成了14cm的全球最長碳納米管束。

在環(huán)境保護與新能源方面，大阪大學與日本食品化工公司合作，用淀粉和纖維素開發(fā)出高強度高耐水性的海洋生物降解塑料。

東京大學的研究小組發(fā)現(xiàn)，利用硼作為催化劑，無需使用重金屬就能在室溫下進行連接一氧化碳形成烴鏈（石油成分）的反應。該發(fā)現(xiàn)意味著二氧化碳合成人造石油有望取得新進展。

九州大學與Nano Membrane公司聯(lián)合研究發(fā)現(xiàn)，利用高分子分離膜性能，能通過多級膜分離技術，將空氣中的二氧化碳最高濃縮40％以上。利用分離膜從大氣中回收二氧化碳，將為削減溫室氣體開辟新道路。

東京大學與科羅拉多州立大學組成的國際研究團隊，在2013年至2019年期間，從福島第一核電站南側(cè)的地下水中持續(xù)檢測出濃度超過天然存在標準的氚水，平均濃度約為20Bq/L。這是從核電站周邊的地下水中連續(xù)檢測出含氚地下水的首份報告。

法國

本報駐法國記者 李宏策

材料領域研究碩果累累

未來減排目標任重道遠

法國巴黎納米科學與技術中心、意法半導體公司和格勒諾布爾公司等開發(fā)了一種可兼容CMOS的鍺錫半導體激光器，效率可與傳統(tǒng)砷化鎵半導體激光器相媲美，向激光器與硅芯片的直接集成又前進了一步。

法國斯特拉斯堡大學和意大利研究團隊首次通過實驗觀察到7個原子寬的石墨烯納米帶的高強度發(fā)光現(xiàn)象，強度與碳納米管制成的發(fā)光器件相當，并且可以通過調(diào)節(jié)電壓來改變顏色。這一重大發(fā)現(xiàn)有望極大地促進石墨烯光源的發(fā)展。

隸屬于巴黎-薩克雷大學和法國國家科學研究中心的蓋倫研究所開發(fā)出一種可用于治療多種嚴重炎癥的有效納米顆粒。這些炎癥出現(xiàn)在多種病理中，尤其是由于新冠肺炎引起的感染。法國團隊在藥理學中引入納米技術，特別是通過矢量化原理，徹底改變了藥物的管理方式。藥物的矢量化是基于尋址原則，即將藥物封裝在納米載體中(通常是脂質(zhì)體或納米顆粒)。此類載藥顆粒的大小通常在20到300納米之間，極小的尺寸可以保護活性成分、穿越某些生物屏障，從而將藥物更有效地運載至體內(nèi)。

歐盟石墨烯旗艦項目成員斯特拉斯堡大學和法國國家科學研究中心與新加坡南洋理工大學合作進行的一項研究表明，石墨烯量子點可被人體中發(fā)現(xiàn)的兩種酶生物降解。石墨烯量子點通常是小于5納米的微小薄片，其熒光、可穿透細胞的特性為生物成像等眾多潛在應用開辟新路，但首先要確定它們是否可以生物降解，否則體外分子和物質(zhì)在體內(nèi)的積累最終會導致有害影響。法國、新加坡團隊證明石墨烯量子點可被生物降解，這為其實際應用鋪平了道路。

2020年是《巴黎協(xié)定》簽署五周年，歐盟各國領導人通過決議，共同決定在2030年前將溫室氣體排放量較1990年減少至少55％。該目標將取代歐盟現(xiàn)有的目標，即到2030年將排放量減少40％。

為加速實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型以達成歐盟最新減排目標，法國推出能源轉(zhuǎn)型行動時間表2019—2028年《多年能源計劃》，計劃在2035年以前關閉14座核反應堆，并將核電占法國發(fā)電總量的比例降至50%。與此同時，到2028年底，可再生能源發(fā)電裝機容量將較當前水平翻四番，新增裝機主要來自風電和太陽能。

法國2020年9月發(fā)布“國家氫計劃”，擬在10年內(nèi)向氫能研發(fā)和相關工業(yè)投入72億歐元，將法國打造為全球氫能經(jīng)濟的重要參與者。鑒于氫能相關技術逐步成熟，法國計劃優(yōu)先促進氫氣供應，為此后提振氫能需求打好供給基礎。根據(jù)最新“法國未來能源”規(guī)劃，到2030年，法國通過可再生能源與核能制得“清潔氫氣”的產(chǎn)能要達到60萬噸。根據(jù)法國和歐盟最新氫能發(fā)展規(guī)劃，總部位于法國的空客集團計劃于2035年推出氫能客機。

此外，位于法國的國際熱核聚變實驗堆（ITER）計劃也于2020年迎來重要節(jié)點，ITER重大工程安裝啟動儀式于7月在法國總部舉行，標志著ITER進入安裝階段，由此前接收成員國部件等前期籌備工作正式轉(zhuǎn)換到組裝工作。完成主要部件安裝后，計劃2024年年底到2025年年底開始進行冷測試調(diào)試工作，并在2025年12月實現(xiàn)第一束等離子體，標志著ITER由安裝階段轉(zhuǎn)入運行階段。

巴西

本報駐巴西記者 鄧國慶

生態(tài)系統(tǒng)的治理與修復是重點

生物環(huán)保產(chǎn)業(yè)未來兩年有計劃

巴西環(huán)境部以水污染、大氣污染和受損生態(tài)系統(tǒng)的治理與修復為重點，大力發(fā)展高性能生物環(huán)保材料。通過實施環(huán)保用生物制劑發(fā)展行動計劃，支持開展污水高效處理菌劑、生物膜等生物制劑的開發(fā)和推廣應用，加快有機廢物處理、復合肥生產(chǎn)配套裝備的研制和產(chǎn)業(yè)化推廣，推動發(fā)展有機肥類和生物復合肥。巴西政府計劃到2022年，生物環(huán)保產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值達到150億美元。

以色列

本報駐以色列記者 毛黎

國際合作研發(fā)新電池與新能源

利用廢物制造替代塑料新材料

以色列理工大學和美國公司合作，利用鋅和溴研發(fā)價格更低、效率更高的儲能電池，以大規(guī)模存儲太陽能和風能產(chǎn)生的電能，該研究有望幫助以色列在未來3年內(nèi)處于世界可再生能源革命的前列。

以色列理工學院和德國波鴻大學研究小組將光合聚光復合物的光吸收能力與光系統(tǒng)II的電化學能力相結(jié)合，即利用光合作用獲取可再生清潔能源。

UBQ材料公司利用居民生活廢物生產(chǎn)出可替代塑料的創(chuàng)新型原材料，用于制造面板、垃圾桶、購物車、管道、3D打印材料和許多其他產(chǎn)品，并與其他公司簽署了環(huán)保原材料的供應合同。

德國

本報駐德國記者 李山

寬領域聚焦“綠色氫能源”

多主體行動致力環(huán)境保護

能源方面，2020年德國高度重視“綠色氫能源”，將氫視為德國能源轉(zhuǎn)型成功的關鍵原材料，發(fā)布總投資90億歐元的《國家氫戰(zhàn)略》，推出38項具體措施，涵蓋氫的生產(chǎn)制造和應用等多個方面。

在生產(chǎn)領域，致力于對傳統(tǒng)電解氫生產(chǎn)方式的革新。亥姆霍茨柏林研究中心太陽能燃料研究所正在開發(fā)可廉價生產(chǎn)的新型光合電極和催化劑，把電解槽和太陽能電池集成為一個整體，以此把太陽光直接用來分解水。該技術目前尚處于實驗階段，能夠把約8%的太陽能轉(zhuǎn)換成氫。

在存儲領域，研究氫的各種存儲與運輸可能性，比如地下儲氫、利用現(xiàn)有天然氣存儲設施儲氫、固態(tài)儲氫等。亥姆霍茨蓋斯特哈赫特研究中心利用粉狀金屬有效提高儲氫效能，在室溫和10至50巴的壓力下實現(xiàn)儲氫。目前在研的緊湊型金屬氫化物儲氫器，體積只有同類氣罐的十分之一。

在運輸領域，除了關注利用德國發(fā)達的天然氣管網(wǎng)傳輸氣態(tài)氫外，還根據(jù)氫可與不飽和有機化合物反應形成能量豐富液體的特點，正在開發(fā)有機液體氫化物儲氫技術，使氫能像石油一樣存儲或運輸。

在應用領域，德國專注于改善氫燃料電池的效率、壽命和性能。此外，德國還從系統(tǒng)分析視角把氫技術整合入能源系統(tǒng)。弗勞恩霍夫算法和科學計算研究所成功開發(fā)軟件，可以使電力公司能夠分析和轉(zhuǎn)移負載，并將存儲設施集成到城市基礎設施中，通過交叉能源管理提高效率。

太陽能方面，亥姆霍茲柏林能源與材料中心研發(fā)新型鈣鈦礦-硅-串聯(lián)太陽能電池功效高達29.15%，成為新的太陽能電池功效世界紀錄。馬克斯·普朗克聚合物研究所發(fā)現(xiàn)，鈣鈦礦晶體中的微觀結(jié)構(gòu)會影響電子移動的速度，這些電子通道的巧妙排列可以使鈣鈦礦太陽能電池更加高效。

環(huán)保方面，德國阿爾弗雷德·韋格納研究所-亥姆霍茲極地和海洋研究中心領導的“北極氣候研究多學科漂移觀測站”成功對北極進行為期一年的全面研究。研究人員搜集了150萬億字節(jié)數(shù)據(jù)和1000多份冰樣本，通過一周年的北極地區(qū)觀測數(shù)據(jù)，加深理解北極中央海域大氣-海冰-海洋-生態(tài)系統(tǒng)間的耦合過程，提高北極天氣預報、海冰預報和氣候預測的能力。

氣候保護方面，德國致力于到2050年實現(xiàn)歐盟范圍內(nèi)氣候中和的目標，到2030年溫室氣體排放量與1990年相比至少減少55％。未來幾年德國預算的23%-31%將分配給與氣候相關的領域，包括削減增值稅、下調(diào)電價以及對面向未來的技術創(chuàng)新提供補貼等措施。

企業(yè)行動方面，2020年11月，德國漢莎航空公司從法蘭克福飛上海的波音777貨機，完成了首次“碳中和”貨運航班飛行。該航班往返行程都使用由動植物油脂制造的可持續(xù)航油，比使用傳統(tǒng)航油減少了約80%的碳足跡，而剩余的20%碳足跡將通過植樹造林進行抵消。



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