纳米微晶材料

纳米微晶材料（精选三篇）

纳米微晶材料 篇1

关键词：纳米纤维素微晶,制备,改性

0引言

纤维素广泛存在于自然界中,是地球上最丰富的可再生资源。进入21世纪,随着世界经济的快速发展,石油、煤炭资源消耗量不断加大,其储量日益匮乏,且带来了严重的环境污染问题。因此,纤维素这种可再生的自然资源受到了社会的广泛重视。

纤维素是由D-吡喃葡萄糖以β-1,4-苷键相联结形成的线型高分子,具有C1椅式构象[1]。纳米纤维素微晶(Nanocrystalline cellulose,NCC)是由天然纤维素经一定水解作用后,得到的低聚合度的固体产物。其微粒大小一般在30~ 100nm之间,具有棒状 结构,在水中可 分散成稳 定的悬浮 液[2]。与天然纤维素相比,NCC具有比表面积大、结晶度高、 纯度高、强度高、模量大和 反应活性 高等优点,因此可在 建筑、食品、化妆品、电子产品和医学领域有很好的潜在应用前景[3]。本文主要介绍了NCC的制备方法、改性方法及其应用,并概述了NCC的发展前景。

1NCC的制备方法

制备NCC的原材料 有微晶纤 维素 (Microcrystalline,MCC)、植物纤维素、细菌纤维素和一些动物纤维素。由于纤维素大分子中含有较多羟基,分子内和分子间存在较强的氢键作用,因此,从天然纤维素中分离出纳米级基元原纤,需要较强的物理或化学作用。目前,制备NCC的化学方法主要有酸水解法、酶解法和纤维氧化降解法。

1.1酸水解法

酸水解法(也叫酸催化法)是制备NCC的最主要方法。 纤维素由无定形区和晶区组成,在一定的温度、时间和酸的作用下,无定形区内的苷键发生水解断裂,纤维素聚合度降低,结合一定的机械处理可得到纳米尺度的纤维素晶体。所用的无机酸有硫酸、盐酸和磷酸等,其中硫酸最为常见。反应机理如下:

所制备的NCC尺寸大小与水解时所用的酸浓度、反应温度、水解时间有关。一般情况下,所用的酸浓度为65%,室温水解20min至48h[4,5]。

MCC本身具有较高结晶度和较小粒度,可快速高效地制备出NCC。Xiong等[6]通过实验证明NCC的热稳定性比MCC差。唐丽荣等[7]用硫酸水解MCC,采用正交试验,确定了当硫酸浓度为56%,反应温度40 ℃,水解时间90min时, 纳米纤维素得率 最高;后经进一 步实验表 明,酸法制备 的NCC属于纤维素I型,结晶度为77.29%,晶粒尺寸为3~6 nm[8]。Bai等[9]将MCC用硫酸水解后,将得到的NCC用差速离心的方法分离,最终得到不同纳米分布的纤维素微晶, 从而满足了不同需求。

在植物纤维中,棉纤维来源丰富且价格低廉,因此成为制备NCC的主要原材料,其电镜照片如图1所示[10]。丁恩勇等[11]用强酸水解棉纤维后,采用超声波分散,得到尺寸在5~100nm,外形呈球形或椭圆形的NCC,其颗粒内部具有纤维素Ⅱ型结构,颗粒外部 全部或部 分呈纤维 素 Ⅰ 型结构。 Hasan Sadeghifar等[12]通过HBr等水解棉 纤维,得到的NCC直径为7~8nm,长度为100~200nm,横向结晶度较高。Fan等[13]利用硫酸水解棉制浆,并对其工艺进行了优化,实验结果表明,当酸用量为64%,在50 ℃反应5h后,产率可达到60%,为之后酸水解纤维素提供了指导。Lu等[14]用硫酸水解棉纤维,经冷冻干燥之后形成棒状、球状和网状聚集态的NCC;由于水解作用,在NCC表面引入了硫酸基团,增加了其在水溶液中的溶解性能,这种在NCC表面引入电荷的方法,为NCC在溶液中 的快速再 分散提供 了可能。 彩棉纤维也可用于NCC的制备,所制得的NCC与普通棉纤维所制得的NCC相比无明显差异,但是当温度高于180 ℃ 后,彩棉制得的NCC比普通棉 纤维制得 的NCC热稳定性 好[15]。

除了以上应用较多的原材料外,一些细菌纤维素和动物纤维素也被作为生产NCC的原料。一些研究人员用硫酸水解细菌纤维素制备出了棒状的NCC,其透射电镜照片如图2所示[3]。

酸水解得到的NCC保持了原本纤维素的晶型。且经硫酸水解后,NCC表面被引入了大量的磺酸基团,使得NCC表面带有一定数量的负电荷,进而使其在水中的分散稳定性增加。然而磺酸基团的引入严重影响了NCC的热稳定性能, 从而使其应用范围受到一定程度的限制[16]。

1.2酶解法

酶解法是利用纤维素酶选择性地与纤维素的无定形区发生酶解反应,使纤维聚合度下降,从而获得一定纳米级别的纤维素微晶。酶解法制备工艺简单,专一性强,且所用的酶试剂可再生,对社会的 可持续发 展有促进 意义。蒋玲玲等[17]用绿色木酶水解天然棉纤维,经测试这种方法生产的NCC大多呈球形,粒径范围在2.5~10.0nm之间。卓治非等[18]应用PFI磨对竹子溶解浆预处理后,用纤维素酶水解制备NCC,结果表明,在酶用量为2.736FPU/g、酶解时间3d、 酶解温度50 ℃时,NCC产率最高,可以达到19.13%。但由于酶制剂的价格及生产效率的限制,利用酶解法来制备NCC尚需进一步优化。

1.3纤维氧化降解法

在氧化剂的存在下,纤维素分子链上的羟基可被氧化成醛基、酮基和羧基,从而使纤维素的聚合度降低,形成纳米级的纤维素微晶。桂红星等[19]利用氯气将剑麻纤维氧化降解成NCC,原子力显 微镜观察 到离子大 小为20~60nm,且NCC的粒径分布均匀。唐爱民等[20]以NaClO2为主要氧化剂,使用氧化漂白桉木浆制备出氧化纤维素,然后将其剪切为NCC;并运用声化学法制备出性能优良的复合光电材料。 范玉晶等[21]通过氯气氧化法成功制备了20~30nm的球形NCC,并将制得的NCC水溶胶应用于PVA,对其进行了补强改性。陈孝云等[22]按照氧化 法制备出NCC,并以此种NCC为模板剂,合成了具有介孔结构且光催化性能良好的二氧化钛光催化剂。

利用纤维氧化法制备的NCC产率较高,但反应体系中存有大量氧化剂,得到纯的NCC需要消耗大量水资源以及动力资源,生产成本高且实际生产中对反应设备要求较高。

2NCC的改性方法

NCC易团聚,这在一定程度上限制了其进一步应用。改善NCC再分散性能主要有两种方法,一是在NCC中加入表面活性剂,使其表面离子化;二是通过化学方法改性,如乙酰化、阳离子化和硅烷化等,详见表1。NCC表面有大量的羟基基团,其中6位碳原子上接有1个伯醇羟基,是发生化学反应的主要位点。NCC的化学改性主要致力于增加其在不同溶剂中的分散性,以及与不同基质的相容性,从而为制备纳米复合材料做准备。

2.1乙酰化

乙酰化反应是将乙酰基引入到NCC表面,改变表面性能,使亲水性变为疏水性,从而提高在有机溶剂中的分散稳定性。常用的乙酰化试剂有氯乙酰、无水醋酸和一些酸酐。 反应机理如下:

Lin等[23]将NCC与乙酸酐反应,制得的乙酰化改性的NCC能稳定分散于多种有机溶剂中;并将这种改性的NCC与聚乳酸复合制成了可完全生物降解的聚合材料,这种材料具有良好的力学性能和热稳定性。Kim等[24]对细菌纤维素进行乙酰化改性,获得了取代度为0.04~2.77的改性产物, 这些物质保持了原纤维素的网状结构。

2.2阳离子化

NCC的阳离子化一般是指在NCC表面引入季铵基团, 从而使原负电性的表面转化为正电性。改性后的NCC能稳定分散于水溶液中,表现出良好的触变性能。

Zaman等[25]用环氧丙基三甲基氯化铵与NCC反应,确定了最佳反应条件,得到了表面带正电荷的改性NCC;并发现纤维表面的带电量可通过反应物的浓度来控制,且由于其表面电荷作用,这种改性NCC可在水溶液中稳定分散。

2.3硅烷化

硅氧烷在水分子存在条件下会发生水解反应,形成硅醇,在适当条件下,硅醇可与NCC表面的羟基发生反应,从而在纤维表面引入烷基链,抑制NCC表面氢键的形成,改善其分散性能;另外,硅烷化改性也可在NCC表面引入功能性基团,对NCC进行功能 化改性,进一步制 备功能性 复合材料。

石光等[26]采用硅烷偶联剂KH570对NCC进行表面改性,热重量分析结果表明改性后的纤维 素热稳定 性有所提 高,吸水率下降,结晶区无明显变化,改性后的NCC在弱极性溶剂中有较好的再分散性能,使NCC在弱极性甚至是非极性体系中反应成为可能。Castellano等[27]研究了NCC与硅氧烷的反应条件,实验结果表明,当反应温 度达到80 ℃ 时,纤维素羟基可与水解后的硅醇进行反应。J.M.Raquez等[28]用含有不同取代基团的有机硅烷对NCC进行改性,来降低NCC对热的敏感 性,并强化了NCC与基质的 反应活性。

2.4羧基化

用氧化性物质对NCC进行羧基化改性,能使纤维表面带有较多的负电性基团,通过静电斥力作用,能使NCC稳定分散于水溶液中。对NCC的羧基化改性是提高其再分散性能的主要方法。反应机理如下:

Llari Filpponen等[29]用次卤酸盐将NCC上的还原性羟基氧化成羧基,并将产物与胺类物质进一步反应,为进一步制备功能性纳米材料提供参考。Hibibi等[30]发现,通过控制氧化速度,可保留原NCC的完整形态和天然结晶度,且由于晶体表面覆盖负电荷,使改性物质能够稳定分散在水中而不絮凝。

2.5聚合物接枝

NCC表面含有较多羟基,可作为接枝点,利用一定的接枝方法,与具有反应活性的聚合物反应,从而赋予纤维素多种多样的性能。

Marianne Labet等[31]用柠檬酸催化环己内酯进行开环聚合,并与NCC反应,从而在其表面接枝了一层聚己内酯化合物,进而改善了NCC的表面性能。Simon Harrisson等[32]将端胺基聚苯乙烯和聚丙烯酸丁酯与氧化性的NCC反应, 接枝率为60%~64%,改性后的NCC能在有机溶剂中稳定分散。Elisabeth Kloser等[33]为了提高NCC在水溶液中的稳定分布性,将聚环氧乙烷接枝到NCC上;具体方法是先用氢氧化钠脱去NCC表面的磺酸基团,进而在碱性条件下与端基含有环氧丙基的聚合物反应,得到具有手性的改性NCC物质。Gaellen Morandi等[34]利用自由基转移的方法,将聚苯乙烯接枝到NCC上,利用这种方法制备出具有不同接枝长度的改性物质;经测试,聚苯乙烯改性的NCC能吸收水中的1,2,4-三氯代苯,具有一定的除污作用。

3NCC的应用

3.1NCC在复合材料中的应用

NCC具有较大的比表面积和丰富的表面羟基,当与其他天然高分子或人工合成聚合物混合后,可制备出力学性能良好的复合材料。

一些天然高分子成膜后力学性能差,利用NCC共混,可明显提高其拉伸模量。Ma等[35]将NCC与MCC共混,制备出全纤维素的纳米复合材料,经测试表明,此材料有良好的光学透明性和机械强度;但随着NCC所用比例的增加,复合材料的热稳定性能下降;全纤维素纳米复合材料可通过生物降解,对环境无污染。N.R.Savadekar等[36]将NCC与淀粉浆混合,利用溶液浇铸法制备出复合膜材料,由于NCC的增强作用,显著改善了单独淀粉膜力学性能差的缺点;实验表明,当NCC用量为0.4% 时,制备的膜 材料强度 可提高46.10%。Soykeabkaew等[37]用细菌纤维素制备的NCC与淀粉混合制备出膜材料,材料的力学性能受到NCC用量的影响,实验表明,NCC的最佳用 量为50%;与淀粉膜 相比, NCC/淀粉膜的玻璃化转变 温度提高35 ℃,且具有光 透明性。Li等[38]通过水解棉绒纤维得到NCC,将其加入到壳聚糖中,制备成膜材料,由于NCC的增强作用,复合膜材料的机械强度显著提高;由于两种物质均可生物降解,因此具有环保价值。

NCC也被广泛用于合成物质的机械增强作用。Li等[39]用超声波振荡的方法从MCC中制备得到NCC,后与聚乙烯醇混合,经超声波振荡5min后制备成膜材料,测试表明,在30 ℃条件下,PVA/NCC膜的储能模量为纯PVA膜的2.4倍,表明NCC有增强作用。E.Fortunati等[40]将NCC与纳米Ag通过熔融混合的方法加入到聚乳酸中,并制备成膜形材料,保持了聚乳酸原有的透明性,且杨氏模量显著提高,由于Ag的加入,此膜材料有永久的抗菌性能。Zoppe等[41]利用化学接枝的方法将NCC接枝到聚己内酯分子上,并通过静电纺丝的方法得到纳米复合材料;接枝后聚己内酯纤维的机械强度明显提高,提高的程度受纳米纤维素的直径和用量的影响。Hong Dong等[42]利用NCC与聚甲基丙烯酸甲酯复合共混,并通过静电纺丝的方法制备出复合纤维;当NCC含量为17%时,复合纤维的储能模量提高17%。Azouz等[43]将NCC应用于聚氧乙烯溶液中,随着NCC的加入,混合溶液的流变性呈现出先减小后增大的趋势;制备出复合纳米材料与NCC材料相比有较好的热稳定性,且此方法为疏水聚合物应用于工业生产提供了借鉴。

由于NCC优越的力学性能,其作为聚合物复合材料,在材料增强填充领域引起了极大的关注。目前,NCC作为增强填料已被用于包括聚乙烯、聚己内酯、苯乙烯、乙酰丁酸纤维素和环氧树脂等许多聚合物体系中[44]。但对NCC增强改性的复合材料的性能、使用范围及应用领域的研究还有待进一步深入。

3.2NCC在医药领域的应用

NCC能与多数药物紧密吸附,制成的片剂不易吸湿,但可以快速崩解,因而被广泛用于制造咀嚼药片和糖衣片。另外,NCC具有良好的生物相容性以及独特的纳米结构,可用于制造人造皮 肤、人工血管 及牙齿再 生等。 Wan等[45]将NCC应用于生物医学领域,制备成复合材料,将这种生物相容性好的材料用作细胞的固定化 载体,制备细胞 阻抗传感 器,并研究了细胞的电化学行为。

3.3NCC在食品方面的应用

NCC在食品行业主要被用于食品添加剂,例如乳化剂、 泡沫稳定剂、增稠剂等,且NCC可以作为奶油的替代物,以降低奶制品的热量,因此是理想的减肥食品[11]。

3.4其他应用

NCC除了具有复合材料的增强作用外,其本身在磁场作用下会发生定向,使NCC具有了手性相列液晶相的光学性能,因此可用于荧光变色颜料或油墨的制造;且制备出的颜料或油墨具有一定的防伪效果[46]。另外,NCC具有超轻量和生物可降解的特性,在微型飞行体、微型电系统及显示器中有着巨大应用前景。

4展望

纳米纤维素微晶具有特殊的纳米结构、力学性能和光学特性,这种新型的生物材料将成为未来纤维素研究的热点。

目前,NCC的制备产率低,提纯需要消耗大量的水资源以及动力资源,并且对反应设备的要求高,生产成本昂贵,这些都限制了NCC的大规模工业应用。因此开发出绿色、高效、能耗低的新型制备方法将是今后研究中的一个重点。

NCC表面大量的羟基为其改性提供了必要条件。目前大量的研究工作致力于改善NCC在水中及有机溶液中的再分散性能,提高NCC在非极性基体中的均匀分散性以及对NCC的功能改性研究尚需进一步开发。

NCC的应用主要是作为材料增强相,其与复合材料的均匀分散问题也是当前面临的主要挑战。将光敏、电敏等功能性材料添加到NCC改性的复合材料中,制备具有光学、电学性能的导体/半导体等多功能材料,可应用于多种高端设备上,这也将是今后研究工作的一个热点。

纳米微晶材料 篇2

纳米材料在化工产业中的应用

摘要:纳米材料是处于原子簇与宏观物体交界过渡区的一种系统,具有独特的物理性质和化学性质。纳米材料的发展在物理、化学、生物、医药和材料等领域带来了新机遇,在化工产业也得到了一些应用。本文主要介绍了纳米材料的制备方法,然后对它在催化、过滤分离、涂料和精细化工四方面的应用进行了浅析。

关键词:纳米材料 化工产业

纳米材料又称为超细微粒、超细粉末。因为其具有既不同于块体材料,也不同于原子的结构,其晶粒的分界面处于既非长程有序、又非短程有序的高度无序状态,因此纳米材料具有表面效应、体积效应、小尺寸效应、量子效应和宏观量子隧道效应等一系列特殊的物理性质和化学性质[1]。80年代初纳米材料概念形成后,纳米材料引起了物理学家、化学学家和材料学家越来越多的兴趣与重视。由于其表现出独特的光、电、磁、热、力学、机械等性能,纳米技术已经快速的渗透到各个领域中去。近年来,纳米材料在化工产业中也得到了一定应用,并表现出了它应有的独特魅力。本文首先介绍了纳米材料的制备方法,然后在文章最后分析了其在催化、过滤分离、涂料与精细化工四方面的应用。

1纳米材料的制备

纳米材料的制备方法主要包括物理方法和化学方法。物理方法由于制备的颗粒档次不高,因此化工产业主要采用化学方法进行制备。化学方法主要包括化学共沉淀法、溶胶—凝胶法、水热法、微乳液法、喷雾热解法、冲击波合成法等。下面对其中的一些制备方法进行一下简单介绍。

1.1化学共沉淀法

化学沉淀法是指在包含两种或两种以上金属离子的可溶性盐溶液中加入适当沉淀剂,将金属离子均匀沉淀或结晶出来,再经过滤、洗涤、干燥、煅烧和热分解等工艺而得到纳米材料的方法。

以ZnFe2O4的合成为例,其反应过程可用下式表示:

产生共沉淀 Fe(NO3)3+Zn(NO3)2+5NaOH=Fe(OH)3+Zn(OH)2+5NaNO3

煅烧时的故乡反应 2Fe(OH)3+Zn(OH)2=ZnFe2O4+4 H2O

1.2溶胶—凝胶法

溶胶—凝胶法是将金属醇盐或者无机盐经过水解而直接形成溶胶,或者经过解凝形成溶胶,然后使溶质聚合凝胶化,然后使凝胶干燥、煅烧以去除有机成分,最后合成纳米材料的方法。

1.3水热法

水热法是以水为溶剂,在较高温度和压力下(100℃、105Pa以上),在一个密闭压力容器内进行反应而制备纳米材料的方法,它制备的纳米材料具有粒径小、粒度均匀、不需要高温煅烧预处理和可实现多价离子掺杂等优点。

2纳米材料在化工产业中的应用

2.1纳米材料在催化方面的应用

催化剂在化工产业生产中可以有效控制反应时间、提高反应效率和速度。但传统的催化剂催化效率比较低,不仅造成原料浪费、难以提高经济效益,而且对环境也造成了很大程度的污染。

纳米材料由于表面活性中心多,其多孔的结构成为它作为催化剂的必要条件,它可以在很大程度上提高反应速度和效率,降低反应温度和条件,甚至使原先不能进行的反应也得以

实现。纳米材料作为催化剂在反应速度上比传统的催化剂提高了10到15倍。纳米材料作为催化剂应用较多的是半导体光催化剂,每一个半导体颗粒可以看成一个分散在溶液里的短路的微型电池。用一定能量的光照射半导体时,半导体吸光形成电子—空穴对。然后在外加电场的作用下,电子—空穴对分离,分别迁移到颗粒不同的表面位置,与溶液中相似的成分进行氧化与还原反应。半导体光催化剂一般可以有效降解水中的有机污染物。比如氧化钛不仅有着较高的光催化活性,而且耐酸碱腐蚀、对光稳定、无毒、成本低、易制备等特点。用纳米材料作为化学产业生产中的催化剂是未来催化科研不可忽视的课题。

2.2纳米材料在过滤分离方面的应用

纳米材料过滤分离技术主要应用在水和空气的纯化、药物和酶的提纯、油水分离等方面。虽然氧分子与氮分子大小差距仅0.02nm,但利用纳米材料进行纯氧的生产无需深冷工艺,可以直接从氧分子中去除氮[2]。除此之外,纳米多孔材料实现了除重金属等环境治理方面的应用,碳纳米管制成的分离膜实现了高速低压气体的分离。

2.3纳米材料在涂料方面的应用

由于纳米材料表面和结构的特殊性,具有强度高、耐磨耗、透明和导电等特点。在传统涂料中加入纳米材料,可以实现传统涂料功能的改性,比如在卫生用品上实现杀菌保洁作用、在标牌上可以实现储存太阳能的目的、在玻璃等建材产品上实现减少光的透射与热传递、在汽车装饰喷涂业上使汽车的金属闪光面漆涂层产生神秘的色彩效果。具有半导体性质的纳米氧化物材料由于在室温下具有比传统氧化物较高的导电性,从而起到良好的静电屏蔽作用。而纳米SiO2可以使涂料抗紫外线辐射、抗老化、提高光洁度和强度。

2.4纳米材料在精细化工方面的应用

精细化工是一个数量繁多、用途广泛的工业领域。纳米材料由于其优越的性能也注定在精细化工方面得到广泛的应用。比如在橡胶中加入纳米SiO2可以提高抗紫外辐射能力,加入纳米SiO2和Al2O3可以提高耐磨性、介电性与弹性。在塑料中加入纳米材料可以提高强度、韧性,从而提高塑料的致密性与防水性。在有机玻璃中加入经过表面修饰处理的纳米SiO2可以提高有机玻璃的抗紫外、抗老化的目的,而加入纳米Al2O3可以提高有机玻璃的高温冲击韧性,而且不会影响其透明性。

3结语

21世纪将是纳米技术的时代,是21世纪最前沿、最重要的科学。随着纳米材料制备、改性技术的不断创新,纳米材料在化工产业生产中得到了越来越广泛的应用。本文主要介绍了纳米材料化学沉淀法、溶胶—凝胶法、水热法等化学制备方法,并对纳米材料在催化、过滤分离、涂料、精细化工等化工产业方面的应用进行了浅析。纳米材料的应用前景无可限量,必将对人类社会产生深远的影响。

参考文献

欧盟解释纳米材料定义 篇3

欧盟委员会日前通过了对纳米材料的定义，之后又对这一定义进行了解释。根据欧盟委员会的定义，纳米材料是一种由基本颗粒组成的粉状或团块状天然或人工材料，这一基本颗粒的一个或多个三维尺寸在１纳米至100纳米之间，并且这一基本颗粒的总数量在整个材料的所有颗粒总数中占50％以上。

——《科技日报》

智商并非稳定不变

古人说：小时了了，大未必佳。从科学角度看，这也是能说得通的。英国一项最新研究发现，人的智商并不像此前通常认为的那样基本稳定不变，而是很有可能大起大落，尤其在青少年时期，普通孩子可变成聪明人，聪明人也能泯然众人矣。——新华社

全球变暖导致动植物个头变小

最新一期《自然气候变化》杂志上的研究报告认为，受全球变暖影响，动植物的体型普遍在“缩水”。报告作者之一、新加坡国立大学生物学家大卫·比克福德指出，全球平均气温每上升1℃，植物体型可能缩小3%~17%，而动物体型缩小的比例可达6%~22%。——《新闻晨报》

科学家发现免疫系统“维和部队”

生活在人类皮肤和肠道的细菌比我们自身的细胞还要多，它们大多是人体需要的益生菌。澳大利亚悉尼大学世纪学院的科学家发现，在皮肤外层的免疫细胞中有一群“维和部队”，它们阻止了免疫系统攻击有益细菌。该研究有望为诸如炎性肠道疾病等免疫调节类疾病带来新的疗法。

——《美国国家科学院院刊》

专家用细菌构造“逻辑门”

英国伦敦大学帝国学院研究员证实称，科学家现使用细菌构造出生物计算机的基本组件——“逻辑门”，未来有望通过模块化处理，形成不同类型、更为复杂的逻辑门，使在人体内巡游监控健康的微型生物计算机成为可能。

——英国《每日邮报》

俄罗斯欲建立月球“殖民地”

美国或许是首个载人登月的国家，但俄罗斯正紧盯更进一步的目标：建立月球“殖民地”。俄宇航员和科学家18日称，月球上发现的火山隧道，或为首个月球殖民地提供天然庇护。该训练中心另一名负责人克留奇科夫预计，2030年将建成首批月球“殖民地”。——《新快报》

俄罗斯计划打造“隐形舰队”

俄罗斯宣布计划建造一支全新舰队，这些舰艇将像电影《明日帝国》中的隐形船那样能够躲避雷达的监测。按照该计划，俄罗斯工程师将在未来20年打造16艘“隐形驱逐舰”，并配备以最前沿的武器装备，包括巡航导弹、防空导弹、反舰导弹和鱼雷等。这种适应性极强的舰只将能够取代3种目前常用的舰艇。——英国《每日邮报》

拉尼娜现象将使美国今冬“北冷南暖”

美国国家海洋和大气管理局20日公布《冬季展望》报告称，拉尼娜现象将成为影响美国今冬气候的最主要因素，受其影响，美国北部今冬将比正常年份更冷、更湿润，南部则更暖、更干燥。报告认为，拉尼娜现象导致的冬季暖干气候将给美国本已干旱严重的南部地区带来更多麻烦。——新华社

虹膜扫描系统可测定人种和性别

不久虹膜图像将不仅仅局限于识别人们的身份，它还能确定测试者的种族和性别。目前，美国印第安纳州圣母玛利亚大学科学家最新研制一套虹膜识别系统，能够90%地正确测定测试者的人种，62%地正确测定测试者的性别。这种虹膜系统未来可用于统计来自一个国家具有不同肤色人种的群体数量，而不记录群体的性别特征。

——英国《新科学家》

美国哥伦比亚大学地球研究所主任杰弗里·萨克斯17日在该大学举行的人口问题研讨会上，对世界人口迅速增长提出警告。他说，本月世界人口将达到70亿，全球将在环境、教育、消除贫困和饥饿等方面长期面临一系列问题

日本宇宙航空研究开发机构日前宣布，该机构已为太阳系内的5120颗小行星建立数据库，关于这些天体的信息可在这一机构的互联网主页上看到。他们认为，这个数据库除有利于继续开展小行星探测以外，还能用于探索太阳系诞生之谜