能源发展前沿杂志

《应用地球物理》杂志信息：是由中国科协主管、中国地球物理学会主办,美国科学信息研究所ISI检索系统SCI收录的综合性应用地地球物理英文版定期期刊，逢3月，6月，9月，12月出版。本刊倡导技术综合，技术渗透，突出创新，讲实实效，注重成果，及时跟踪前沿技术研究信息。 杂志内容广泛，涵盖能源、资源、灾害、工程、及信息领域方面的地球物理学以及其相关的边缘学科的应用，特别关注应用地球物理学科的最新成就和发展，前沿研究，包括新思想、新理论、新方法和新仪器；交叉学科的综合应用; 地球物理勘探实例剖析; 前沿技术研究以及重大的科技发现。它反映和体现我国应用地球物理学科的总体水平和业绩，以及反映世界地球物理学科的发展。论文应具有科学性、创新性和探索性的特征，论点明确，论据可靠，论证严谨，结论正确。面向地球物理科学研究人员、学者及院校师生。《应用地球物理》杂志投稿须知：稿件要按国际期刊标准格式，题目简洁，切中主旨，稿件须写清作者署名，作者单位全称、单位所在城市以及单位邮编。文前要有200字左右“摘要”，3～5个“关键词”，文后要加注“参考文献”及第一、二作者个人简介等，“参考文献”序号应与论文中的标注顺序相符。来稿字数以3000字以内为宜，高质量的学术论文不受字数限制。稿件中的公式要工整，使用符号要规范，文中图表要简洁明了。

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还在为手机一天一充电而烦恼吗？还在为新能源 汽车 不敢跑高速而纠结？统统别担心，西北工业大学纳米能源材料研究中心谢科予教授团队所研究的二氧化碳电池，为彻底解决这些问题提供了可能。实验数据显示，该团队研制出的电池比同等体量的传统锂电池在续航能力上提升了7倍，而且所用材料更加环保。该研究在各类电子产品、交通工具甚至航空、航天领域具有广阔的应用前景。

01

这个电池很神奇

随着人类 社会 的快速发展，能源枯竭和全球变暖等问题也日益加剧，寻找解决以上问题的方法已成为科研工作者的重中之重。随着新能源技术的层出不穷，各类电能储存和转换装置逐渐发展起来，近年来，锂离子电池一直在全球 社会 经济中发挥着重要的作用。然而，锂离子电池的理论能量密度低、续航时间短的问题，已经逐渐难以满足人们的需求。如何发展研制出一种新的电池，在续航能力等指标上有大幅提升，一直是谢科予教授团队研究的方向。

另外一个优势就是利用二氧化碳气体提供电能，可谓是变“废”为宝。同时在整个能量转换过程中，比传统的锂电池更加绿色环保。除此以外，在一些特定的环境中，比如火星表面的二氧化碳浓度高达95％，深地深海等极端环境二氧化碳浓度较高，在此类 探索 工程中，锂-二氧化碳电池可以“就地取材”，更好地发挥其优势。

02

核心技术的突破

锂-二氧化碳电池具有巨大的发展潜力及应用价值，作为金属气体电池家族之一，其工作原理与传统电池相比都是全新的。

如何才能攻克这一巨大的挑战呢？谢科予教授团队从催化反应机理和电极的宏观设计入手解决这一难题。

由于之前没有做过此类研究，一切都是从零开始，从基础的实验体、实验条件方案到测试的设备装置都需要团队自己搭建。“我们摸索了一整年才把工艺搞清楚，”项目组成员王辉说。

在一次实验中，团队发现XPS峰有所偏移，为了找到其中原因，他们多次讨论，深入分析、研究，甚至“跨界”阅读固体物理书，请教多位物理老师，最终在固体物质中找到了答案。团队设计了一种具有强界面电子相互作用的硫化锌量子点-氮掺杂石墨烯双向催化剂，首次将界面相互作用引入锂-二氧化碳电池，并深入揭示其作用机制。锂-二氧化碳电池的电化学性能得到了大幅度提升。

团队并不满足于此，在材料方面，针对电池倍率性能差的问题，谢科予教授团队和新加坡国立大学Loh Kian Ping 教授合作共同设计了一种具有结构稳定的共价有机框架。首次将其作为气体电池扩散层引入锂-二氧化碳电池中，有效地提高了电池的充放电循环效率，并极大地缓解了电池充放电过程中传质速度慢等问题。采用该材料作为正极气体扩散层后，锂-二氧化碳电池表现出的优异电化学性能在国内外同类研究中属于前列。研究成果发表在材料科学领域著名学术杂志《先进材料》（Advanced Materials，2019, 31 : 1905879.）、《先进能源材料》（Advanced Energy Materials 2019, 9, 1901806.）中。

03

颠覆性研究：小电池，大能源

根据实验数据，目前谢科予教授团队所研究的锂-二氧化碳电池已经具备了在某些特定环境中应用的能力，但距实际大规模生产还有很长的距离。比如在充电效率、电池充放电次数、成本控制等方面还需要进一步优化提升。“后续我们可能会要围绕锂金属负极方面做一些保护，更好地提高电池的循环效率。”团队成员周丽娇称。除此以外，团队未来还将试图用固体聚合物替代现有的电解液，为锂-二氧化碳电池提供更多应用场景。

纳米能源材料研究中心师生

从铅酸电池到锂离子电池，科学技术的飞跃式发展为许多行业带来深刻变革。锂-二氧化碳电池的关键材料与作用机制都与传统不同，其颠覆性技术也必将为未来带来无限可能。

人类的进步和能源发展息息相关。很多年前，还是一名学生的谢科予偶然阅读到一篇文章，其中提到，人类面临的重大 社会 问题中，能源问题居于前列。从那时起，谢科予就下定决心利用所学知识为解决能源问题作贡献。

在西北工业大学纳米能源材料研究中心，还有一批像谢科予一样的老师，他们围绕纳米材料设计、合成及其在新能源领域中的基础与应用开展前沿研究，期望能在纳米新材料制备及其交叉应用领域走向国际前列。

近年来，纳米能源材料研究中心在科学研究方面取得丰硕科研成果，先后承担多项国家重点研发课题，GF强基工程等项目，研究工作先后发表在Nature Reviews Materials、Nature Communications等国际顶尖SCI期刊；在青年教师培养方面，引育国家级青年人才5人，省部级人才12人次；在平台建设方面，依托团队建立省部级重点实验室1个。

党的十九大报告指出，要加快建设创新型国家，要加强应用基础研究，拓展实施国家重大 科技 项目，突出关键共性技术、前沿引领技术、现代工程技术、颠覆性技术创新……

或许在未来的某一天，二氧化碳不再被称为废气，锂-二氧化碳电池真的可以走进我们的生活。我们使用着超长续航时间的手机、驾驶着对环境更友好的 汽车 出门远行，火星上、深渊里、到处都是锂-二氧化碳电池的踪迹……

。。原作名: The Age of Living Machines: How Biology Will Build the Next Technology Revolution 。。ISBN: 9787571008628 。。内容简介。。 世界著名的神经科学家，麻省理工大学前校长苏珊·霍克菲尔德（Susan Hockfield）教授提出，我们正处于一个新的融合时代——生物学与工程技术的融合。正如数字革命在20世纪对人类社会所产生的颠覆性影响，生物与工程的结合将是下一个创造奇迹的领域。 有如尼古拉·斯尼洛庞帝的《数字化生存》帮助读者理解了当时正处于黎明时期的数字化革命一般，霍克菲尔德教授生动介绍了前沿生物学领域令人期待的科技突破——制造电池的病毒，过滤污水的蛋白，筛查癌症的纳米颗粒，神经控制的仿生四肢以及通过提高粮食产量的表型技术等等，这些将要引领下一轮科技革命的前沿技术将解决我们日益迫在眉睫的环境、能源以及医疗危机。。。作者简介。。 苏珊·霍克菲尔德（Susan Hockfield） 知名神经学教授，美国艺术与科学院院士，曾先后担任耶鲁大学副校长以及麻省理工学院校长，是麻省理工学院建校以来第一位女校长。她是美国科学促进会会员，美国神经生物学学会会员。先后担任《神经科学杂志》《学习与记忆》等杂志的编委。 译者：高天羽 笔名“红猪”，长期任《环球科学》杂志与果壳网翻译，出版译作有《遥远地球之歌》《鱼为什么放屁》《仿制药的真相》《世界为何存在》《恶的科学》《打开一颗心》等二十余本。。。短评。。 # 大概3年前，不确切是哪本书了，里面各种倡导多学科思维的综合应用，读完就在本子上写下了smash 二元论几个字，以后的3年我也在向这个方向不断努力着。这本书真正升华的是第7章的融合2.0，真正的家国情怀，命运共同体。现在中国持续加大以国家为主题的研发投资，预计专利申请数在10年内可超越美国。美国真正的腾飞始于二战的催化，现在看着他们政治的动荡程度，想想自己4.5年前想着要把孩子送国，不是人变了，是人变的跟不上环境变化了。麻省理工校长的呼吁也许在上个世纪50-90年代有很大影响力，现在我要打个问号。这本书不算是完全的科普书，我更愿意看成彰显个人价值观的读物，确实很值得一读。一天读完。 # 科学家院长倾情介绍生物学与工程学相融合的前景，让我们更深切感受到生命科学的潜力和未来。 # 给人激动人心的感觉。这是枯坐实验室的冷板凳无法感受到的。这或许就是欧美科研机构为什么出人才的原因吧。能成为MIT的校长，确实名至实归。 。。关注朋朋  遇见好书。。