美国有望很快从风力获得12%的电力,从而逐步改变国家电力网的能源现状。目前美国风力发电机组提供的电力仅约为0.5%,部分原因是人们不情愿居住在高高耸立的涡轮机群下。欧洲国家解决诸如此类问题的办法是将风力发电机组安置在离岸近海地区,那里风力更加强劲、发电效率更高。

美国马萨诸塞州亚芒斯市一家公司认识到风力发电的这种巨大潜力,计划在2005年建成美国首座年发电量为4.2亿千瓦的近海风力发电站。此座取名马蹄沙洲近海风力发电站,座落科德角以南5英里处的两座岛屿之间。

马蹄沙洲近海风力发电站设有170台高260米的风力涡轮机,每台旋转翼长达150米。这些呈网络状形态排列的涡轮机占地25平方英里(海域),一条海下电缆从涡轮机组合装置一直延伸到科德角地下输电站。工程开发部官员宣称,风力发电站在高峰运行期几乎可以满足所有科德角居民的电力需求——这在遭受日趋严重的空气污染和烟尘侵蚀困扰的地区尤有优势。

近海风力发电技术问世迄今尚不足10年,实际上美国公司还未真正认识它的价值。然而在欧洲,近海风力发电却是提倡“绿色”能源的热点主张。丹麦到2030年计划实现一半能源转向风力发电。倘若这项计划获得成功,近海风力发电就可以解决人口稠密地区风力技术占地等诸多问题。

兴建近海风力发电站耗资巨大,预计马蹄沙洲近海风力发电站总投资达6亿美元。美国能源部全国再生能源实验室的布赖恩 · 帕森斯说,“我们正在密切关注科德角工程的进展。”但这项工程的规模确实使人惊奇。预计今后10年内的继续开发和深入研究,将最终证明风力发电替代矿物化石燃料是否势在必行。

[易家康译自ScientificAmerican,2002年第3期]

具有磁性和超导性的塑料

在最近的两项研究计划中,科学家们创造出了具有磁性和超导性能的有机聚合物。

世界首批塑料磁体——具有磁性的有机聚合物——是美国内布拉斯加大学化学教授安德尔杰伊 · 雷耶卡(Andreej Rajca)领导的研究小组的研究成果。

雷耶卡教授陈述说:“科学家现已确认世界上存在有机磁体,不过它们都以小分子晶体为基础。我们的研究成果其独特之处在于这是有磁性的最早的有机聚合物。”雷耶卡研究小组研制的有机塑料磁体只有置于温度10 °K以下(超过-440 °F)的无氧环境下,磁性才呈现稳定。科学家认为未来的研究将集中解决性能稳定和温度问题。最终,以塑料磁体取代金属磁体将展现无与伦比的优越性。

雷耶卡教授指出,聚合物(塑料)具有胜过各种金属材料的诸多优点。例如,它们重量轻盈而且成本低廉。聚合物较易加工成薄膜、镀层等材料。此外还可加入聚合物的其他机械特性(如凝胶),由此提供一种能对小磁场产生机械反应的材料。

雷耶卡指出,他的工作是更大范围的塑料电子器件研究工作的一部分。导电的有机聚合物开发于20世纪70年代。但是就像塑料磁体一样,创造具有超导特性的塑料证明更为艰难。2001年初贝尔实验室取得了技术突破,宣布首次研制出具有超导特性的塑料材料——这种材料在一定的温度以下,其对电流的阻力会消失。

由化学家,材料科学家和物理学家组成的多学科研究小组当时面临克服“结构随意性”的挑战,这使得聚合物的制造如同遇到了湿乎乎的煮熟了的意大利面条一样,抑制了超导性所需要的电子间的相互作用。他们发明了一种从塑料聚噻吩中消除电子的技术,把聚噻吩薄膜沉积到底层上,主要作用是使聚合物分子彼此相对地堆叠起来(更像坚硬的未煮过的意大利面条)。

在温度-455 °F的条件下,这种塑料变成了超导体,但科学家们认为,通过改变聚合物的分子结构,其湿度还可提高。

据贝尔实验室的化学家包哲楠(Zhenan Bao)推测,如果采用这种方法,许多有机材料都有可能成为超导体。

[易家康译自The Futurist,2002年3~4月]