1.甜品界秋冬限定，火过ysl纪梵希
距离圣诞节还有一个月
各个大牌化妆品圣诞限定款轮番出招
除了美，就是想买买买！
嗜甜如命的小资君发现
不仅这些化妆品颜值高
今年魔都秋冬甜品界出了一波又一波新人
除了有季节限定的栗子、无花果等
圣诞甜品也悄悄露面
小资君整合了一波高颜值高品质的秋冬限定甜品
让你在甜蜜中无法自拔～
“BoboLEE Cake”
征服金城武、贝克汉姆、莫文蔚等明星的BoboLEE Cake终于在魔都开店了！它家的栗子慕斯蛋糕是最适合秋天的甜品，外表像是法式蒙布朗，但用慕斯的质地减去了蒙布朗的甜腻。绵密的质感烘托着香甜，用栗子泥与黑醋栗做成最经典的法式搭配，层次丰富。
地址：建国西路481号建国花园
“grace mini”
帝都的新晋网红脏包，小资君看到那代购费就溜了，不过咱们大魔都也能吃到啊！Grace mini推出“脏包”组合，黑色的“脏小子”其实是一个巨型可颂，被巧克力酱包裹一边吃一边感受粉噗噗噗往下掉，吃一块脏包小资君耗费了不少纸巾……真真是对得起这名字了。
“脏小子”的CP搭档“白富美”，口味则改成了牛奶，撕开脏包可以看到它肚子底下藏着浓郁的奶味内馅，味道相比“脏小子”更甜腻一些。
小资君曾经推荐过它家的酸小芝，爱吃芝士的一定喜欢，这一次Grace mini索性放大招，一整块芝士送到你面前，味道香浓，放在冰箱里稍微冰过后口感更好。
地址：多家分店
“DNA café”
DNA家从来不缺高颜值甜品。当甜品化身成植物界网红“多肉”，软萌到小资君想抱回家供养着。外层是浓郁的抹茶慕斯，内馅则是香草酱，还有大颗的芒果粒，给“多肉”增添层次感。
沉闷的秋冬不妨来口酸甜滋味，柠檬草莓小巧俏皮，金黄色的外表像极了一颗柠檬。酸度适中的柠檬慕斯包裹着甜甜的草莓啫喱，双重诱惑根本停不下来。
独角兽是它家这次众多新品中小资君最爱的一款，仿佛来到梦中邂逅了一只独角兽，可爱的造型舍不得下口。
地址：静安区凤阳路659号1楼 | 徐汇区永嘉路480号
Tip：多肉、柠檬草莓仅南京西路店有售，独角兽仅永嘉路店有售。
“coffee demon”
coffee demon家的每一个产品都好看到人神共愤，火遍全球的独角兽饮品在它家就能享受到。这个圣诞更推出了许愿树饮品，限量款多了一个圣诞树的装饰品，每天限量100份，普通款虽没有数量限制，但是少了棵小树树，不过颜值还是坚挺着的！
不同口味的独角兽炸裂无数少女心，相比它家的魔冰乐，没有太过花哨的样貌，简单却不失可爱，什么角度自拍都能萌翻一票人。
地址：奉贤路96号
“食荳集市”
专属冬天的“大甜筒”，拿在手里后只感觉沉甸甸一大个！食荳集市的酥皮也是出了名的，现烤的起酥筒金黄的色泽，握在手里稍一用力就能听到小块酥皮碎裂的声音~此次推出的起酥筒有三种口味，招牌提拉米苏味、芒果布丁味、宇治抹茶糕味，皆是以同样的水果为基地，可自行选择是否添加冰淇淋。
地址：静安区南京西路1601号芮欧百货B2楼62-2铺
“Hency & hiko”
虽然离草莓季节还有段时间，但是也不妨碍我们吃草莓甜品呀！小巧的草莓造型，外表有着磨砂质感，吃起来有很浓郁的草莓味，甜中带着微酸，重点是它家的甜品吃不完不会觉得腻，还是深得小资君的喜爱。
Hency & hiko的甜品师小姐姐早在九月就设想着要做一款栗子甜品，现在终于能够吃到。轻轻切开栗子塔，栗子慕斯包裹着梨冻，酸酸甜甜，甜品师小姐姐一直都能很好的把中式食材与法式甜品相结合，小资君想问，你还缺助理吗，爱吃甜品的这种！
地址：建国西路691号
“PATE”
11月正是吃无花果的好时节，曲奇底黄油味很足很酥脆，其中夹着重乳酪，上层的奶油吃起来也带点乳酪味，但并不会腻，配上新鲜的无花果，果肉饱满水润，不仅貌美还好吃。
地址：合肥路462号SOHO复兴广场E座1层07
“love drink”
龙猫被做成了甜品！奶油和芝麻的混合，吃起来是厚实的牛奶芝麻糊味道！芝麻味道浓郁，慕斯的顺滑口感，一杯下肚大概就饱了…很实在的量~
这个一脸纠结表情的小东西仿佛告诉大家它叫：我不是云！直到吃到嘴里的时候，小资君真的相信它不是云了！并非入口即化的轻飘口感，而是脆脆的冰沙口感。酸奶味浓郁爽口，就算在冬天吃也不会冷的冰沙甜品！
地址：永康路70号
“Mon Petit Choux小千金”
小千金的可颂就叫“小千金”，用料丰富考究，堪称“殿堂级”。草莓牛奶小千金一半被草莓牛奶巧克力酱包裹，一半撒上了雪白的糖霜，顶部点缀着草莓脆粒，还有一支试管装着覆盆子酱被安插在面包上。入口先是可颂外皮的酥脆，紧接着是内里的柔软，最后回味的是草莓牛奶巧克力的香甜。
地址：南京西路1618号久光百货B1楼
“从前慢滋补甜品”
魔都的气候渐渐变得干燥，小仙女们当然要为自己滋补一番。金灿灿的桂花，沉甸甸的雪梨，从前慢带来的这份滋润的秋季甜品将美味升级，对养颜也起到很好的效果。
地址：多家分店
“花蒲甜品”
花蒲在这个秋天推出了不少栗子主题的甜品，小资君最爱的还是举个栗紫和给栗。当栗子和紫薯这两款秋冬美食相碰撞，仿佛把整个秋天吃到了嘴中。加了个“plus”在名字里就连造型也相当的张扬酷炫。
而“给栗”的外表则比较朴实低调，暗藏的栗子香甜，让身心都有了慰藉。
地址：多家分店
人均：60元
“恬嬉法式甜品”
黄金太妃巧克力 ¥42
“黄金太妃巧克力”披着金黄外衣，上面以金箔球状巧克力点缀，四周围绕着度思巧克力，璀璨夺目。掀开金黄外衣，内里更是丰富到让人惊叹。巧克力薄脆饼打底，太妃巧克力慕斯、百香果奶油、榛子奶油慕斯、巧克力海绵蛋糕……层层往上叠加。
地址：武胜路469号
“卯时法式甜品”
梦幻独角兽，喜爱美式蛋糕的不容错过的一款！彩虹方块内陷，不是卯时以往的慕斯内陷，而是颇有口感的紧实蛋糕内陷！爱蛋糕紧实口感和美妙外观的，赶紧拔草，份量大到人多也不怕！
流动状的星空淋面，神秘莫测的星空图案，除了梦幻独角兽，卯时还霸占了整片星空，神秘而绚丽。内部则是层次分明的茉莉、抹茶、草莓慕斯，每一口都是不同的味觉体验，清爽不腻！最下面是酥脆的威化，充满咀嚼口感~P.S.大小和款式都可以选择哦！
地址：茂名南路114号
“PAUL LAFAYET（港汇恒隆广场店）”
马卡龙一直都是高颜值的代名词，PAUL LAFAYET圣诞节推出限定版的马卡龙塔，直击小资君的少女心！充满圣诞气氛的缤纷装，绝对是这个圣诞派对的欢乐首选!
地址：虹桥路1号港汇恒隆广场1楼150号
“CA PATISSERIE”
大学路上正宗的法式甜品店，CA PATISSERIE推出了圣诞新品黑森林，妥妥一个木柴的模样，倒是很符合圣诞的气氛。法国柯氏60%黑巧克力结合酸樱桃酱制作的绵软蛋糕体，苦甜与酸甜交叉融合，精致的巧克力喷砂绒面，打造经典而又无与伦比的美味。
地址：大学路284、286、288号 | 陕西北路348号 | 南京西路789号兴业太古汇地下二楼Citysuper超市内
“Delizia”
顶部一圈一圈是树莓啫喱让小资君想起了小时候吃的大大，第二层白巧克力慕斯里夹着菠萝青柠酱，最底层是带着脆脆米的摩卡巧克力慕斯。酸的、甜的、醇的、脆的、滑的，尝上一口，你会发现多种食材间的碰撞，也是可以混合不一样的美味哦~
白色光洁的表面上撒着玫瑰花瓣和杏仁颗粒，让小资君想起了范爷红毯同款的花裙子，美的不像话~内馅夹着酸甜润滑的树莓啫喱，再配上香浓的饼干碎，每一口，都让人感觉纯真的美好。
犹如跌进了爱丽丝漫游仙境般的超级草莓蛋糕，小小的食用金箔点缀了矜贵。白色部分的小“珍珠”是马斯卡彭香缇利，黄色部分是绵密的慕斯奶油，内馅是奶油巧克力蛋糕，一勺挖下，仿佛吃到了一颗多情滋味的少女心！
地址：富民路142号
“星巴克”
每年的秋冬甜品小资君绝对不能忘了星爸爸，今年星巴克推出了太妃榛果风味糖脆拿铁，等同于太妃榛果拿铁的味道，是每个人冬天忘不了的经典滋味！还有太妃榛果拿铁味的蛋糕，把拿铁一口浓缩在嘴里！圣诞树造型的覆盆子巧克力圣诞酥，光是拿来拍照好看度就100分！
地址：多家分店
2.科技：由远程的人控制的机器车间工人
在东京一家小超市安静的过道里，一个机器人尽职尽责地工作着。它伸手拿起另一瓶人类喜欢的调味饮料，把它举起来放在冰箱的架子上。然后是下一个。人们来来去去。
它看起来像一个集成良好的自主机械工人，但这是一种幻觉。这个机器人没有自己的思想。几英里之外，一名人类工人正在远程控制机器人的每一个动作，并通过虚拟现实(VR)头盔观看。VR头盔提供了机器人的视角。
这是日本公司Telexistence的研究成果，该公司的Model-T机器人被设计用来让人们在舒适的家中，在超市和其他地方从事体力劳动。
在这个案例中，机器人在东京的一家全家便利店工作。最终，它能处理的将不仅仅是饮料瓶——饭团、便当盒和三明治都将在它的掌控范围之内。
Model-T是一个“人类化身”，Telexistence董事Yuichiro Hikosaka说。
“你可以去任何地方，自己不动，”他说。这一概念被称为远程机器人(telerobotics)或远程操作(teleoperation)，在反乌托邦科幻电影《代理人》(Surrogates)和《睡眠贩子》(Sleep Dealer)中被戏剧化。
遥控炸弹处理机器人已经存在了几十年,但遥控装置现在比以前做更多——包括提供食物给Covid-19患者。
Hikosaka指出，由于人口老龄化，日本目前正面临劳动力短缺——尤其是低收入工作岗位。他认为，通过在偶尔需要进行体力劳动的地方部署数千个机器人，并允许企业在需要时远程雇佣人员来操作机器人，可以部分解决这一问题。
“这可能是一份10分钟的工作，”他解释道。“首先在东京工作，但十分钟后你就可以在北海道工作了。”
工人们登录一个在线市场，选择他们想做的任务，然后戴上他们的VR头盔，虚拟地把自己带到工作中去。Hikosaka先生认为，这个想法现在可能特别有吸引力，因为工人们不必与他人进行身体接触，这降低了他们感染或传播Covid-19的风险。
尽管如此，该公司仍有需要克服的障碍。首先，Model-T的移动速度不如超市里的人快。而且VR头盔可能会导致人们头晕或恶心，尤其是长时间佩戴时。Hikosaka先生表示，他和他的同事正在研究这些问题的解决方案。
但是，真正的主要障碍是让超市大规模购买这项技术，这对于降低每个机器人的制造成本是必要的。Hikosaka先生并没有隐藏他公司的野心。他指出，日本各地分布着成千上万的小型超市商店，其中大部分由以下三家公司所有。
只要与其中一家公司达成协议，为数以千计的分支机构提供服务，Telexistence的技术就会迅速进入主流市场。
“如果他们喜欢，就会繁荣，”Hikosaka先生说。
然而，并非所有人都认同这种炒作。牛津大学马丁学院(Oxford Martin School)“工作的未来”(Future of Work)项目的负责人卡尔•弗雷(Carl Frey)表示，他很难看到遥控机器人在大多数情况下的好处。
他说，在处理和移动商店或仓库里的物品时，机器人要达到人类的技能水平还有很长的路要走。
他解释说:“原因是机器人的手不如人的手灵巧。”“我们可以拿起任何物体并操纵它。
“我们知道施加什么压力，如何不打碎物体等等。”
Hikosaka先生指出，Telexistence的机器人可以安装压力传感器和吸力装置，但是时间会告诉我们，Model-T上的三指手在现实世界中的日常工作中是否足够可靠。
弗雷博士说，在短期内，雇佣人类操作机器人的成本可能会降低机器人对大多数企业的吸引力。
他补充称，从长远来看，自主机器人可能会让此类技术变得多余，并威胁到目前由人类完成的大量工作。
在2013年一篇引起广泛讨论的论文中，他和一位同事估计，自动化可能会导致美国47%的工作岗位流失。
目前，Hikosaka先生表示，Telexistence希望在两者之间的某个地方着陆，T型机器人将逐渐实现部分自动化，但仍将在较高水平上由人类控制。例如，人类操作员可以简单地选择下一个要拿起并移动的物品，而不是熟练地管理机器人的每个动作——Model-T就会自动执行这些步骤。
Hikosaka先生认为，机器人可以通过训练来做到这一点，在他们花费数年时间收集关于人类如何小心地操纵机器人的手以更好地抓住特定物体的数据之后。在某种程度上，工人们将培训将来可能部分取代他们的设备。
弗雷博士说，最终，远程操作设备可能会导致更高程度的自动化，在某些低收入行业中，可供人类工作的岗位会减少。
的确，过去手工完成的工作现在由机器完成，只需少量的人工监督，或者根本不需要人工监督，这种情况越来越多了。
他说:“当这些机器人足够优秀时，你不一定希望它们是远程控制的，你希望它们是自动的。”
“那就是你要裁掉工人的时候。”
3.关于碳中和，你需要了解这些颠覆性能源技术
凡事有量，过犹不及。
水是生命之源，却也会泛滥成灾。CO2为人类发展起到重要作用，却终究成为全球气候变化的重要源头。
2021年，我国正式提出，力争在2030年前实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”。“碳中和”，是国际社会的共识，是我国实现能源革命和产业升级的关键之举，也是体现人类命运共同体理念的重要措施。
图片来源：《第一届青年科学家 50²论坛》刘中民院士学术报告PPT
8月1日，在充满科创精神和时代朝气的深圳，数十位院士与知名高校校长、百余名“科学探索奖”获得者与青年科学家齐聚南方科技大学，参加由南方科技大学、腾讯公司共同主办的首届“青年科学家50²论坛”，进行多场学科跨界讨论。
本次论坛中，中科院大连化物所刘中民院士作了题为《“双碳”目标与科技创新方向思考》的学术报告。
“碳达峰”，是指CO2排放总量达到峰值之后，不再继续增长；“碳中和”，是指通过自然吸收和技术革命等手段，使CO2排放和消除得到相对平衡，实现相对的“零排放”。
从目前全球能源体系来看，完全不排放CO2不科学，也不可能。“碳中和”，并不是说绝对禁止“碳排放”，而是指通过不断减少CO2排放的同时，不断提高CO2转化利用，使CO2排放和消除得到相对平衡，实现相对的“零排放”。
图片来源：《第一届青年科学家 50²论坛》刘中民院士学术报告PPT
面对挑战，结合我国实际国情，刘中民院士提出了一些建议：
1. 要加强顶层设计，制定核心技术突破的路线图。
2. 要跨领域联合攻关，推进多能融合技术体系突破。
3. 要发挥典型示范带动作用，以点带面促进形成全国低碳发展新格局。
4. 要建设科技创新平台，促进科技、金融及资本的结合，促进成果转化。
刘中民院士学术报告现场照片
刘中民院士重点指出，目前能源结构体系，缺乏链接各能源分系统的关键技术，要围绕三条主线，以合成气（甲醇）/氢气/储能为平台，研究化石能源/可再生能源/核能融合发展途径，为构建中国清洁低碳安全高效的能源体系提供技术方案，有效支撑我国实现碳达峰碳中和目标。
图片来源：《第一届青年科学家 50²论坛》刘中民院士学术报告PPT
那么，从能源技术的角度，如何从根本上实现碳中和？针对这个问题，纳米人编辑部试图做一些简要的回答，供大家交流探讨。
新技术，创未来
从人类历史来看，能源技术的发展，始终推动着社会的进步。当今世界，化石能源占据主角地位，而CO2的排放，主要来自于化石能源的低效利用。实现碳达峰和碳中和，能源技术的革新和能源产业的升级是关键之一。我们需要从能源技术的全生命周期，从科学的角度来看待碳中和的问题。
一方面，我国“富煤，少油，贫气”的现状，决定了煤化工的低碳、绿色、高效利用，是能源技术突破的重点。
另一方面，可再生能源技术的发展，尤其是颠覆性技术的革新，有望推动新的技术革命。
1. 煤化工技术创新
我国是煤炭大国，长期以来，我国煤化工的升级主要包括2个方面：一是煤制油品或大宗化学品，二是煤制氢。
煤制氢，具有天然的成本和技术优势。发展煤制氢技术的初衷，是为了减少CO2排放。然而，煤制备1kg氢气，大约产生11 kg CO2，从煤制氢全生命周期来看，只是将排放由末端转移到前端，并没有减少。
相比而言，煤制化学品显得更加低碳。中科院大连化物所在煤化工技术创新和产业化应用方面，取得了不少成就。刘中民院士负责开发的甲醇制取低碳烯烃（DMTO）成套工业化技术，开辟了以非石油资源生产低碳烯烃的新路线，实现了世界上煤制烯烃工业化零的突破。煤经合成气直接制低碳烯烃技术路线，突破了9０多年来煤化工领域高水耗、高能耗的水煤气变换模式，并于2019年9月完成国际首套千吨级工业中试。
刘中民院士学术报告现场照片
然而，煤制化学品对碳原子的利用率也不够高，至少有一半以上的碳原子变成CO2排放。因此，在当前形势下，我国煤化工的升级不能单纯局限于煤制油品或大宗化学品，也不能单纯局限于煤制氢。煤化工的碳排放属性是过程排放，而非煤炭燃烧排放，必须加强煤化工与可再生能源结合，通过石油化工、可再生能源与煤化工过程结合，把所有的碳原子都经济地转化为产品，实现零碳排放。
图片来源：《第一届青年科学家 50²论坛》刘中民院士学术报告PPT
2. 太阳能高效利用
地球表面的太阳能，是当前全球总能源消耗的9600倍。人类从未停止过，对太阳能的追逐！
当今世界的发展离不开化石燃料，而“液态阳光”将可能成就未来世界。“液态阳光”源于丰富的阳光、二氧化碳和水，属于可再生绿色液态燃料。在当前时代背景下，液态阳光可能是解决全球温室效应问题的关键。
“液态阳光”驱动未来世界
一方面，通过光伏发电，可以有效地将光能转换为电能，减少煤炭发电的碳排放。另一方面，模仿植物进行人工光合作用，可以有效地将CO2转化为高价值化学品。太阳能的高效利用，对于碳中和的意义，不言而喻。
1）钙钛矿光伏技术
钙钛矿的出现，为光伏技术带来了新的希望。钙钛矿太阳能电池和模组结合了高效率和低成本可加工性，这对钙钛矿的加工成型和集成无疑是一个巨大优势。而且所采用的材料相对易得，成本较低。此外，钙钛矿太阳能电池模组可以是刚性或柔性的，也可以是不透明的或半透明的，这允许其在各种场景应用。可以想到集成在窗户、屋面瓦、外墙、道路、隔音板、汽车顶棚中的钙钛矿太阳能模组。同时，这些钙钛矿太阳能模组可以在任何接受光的表面上无缝集成，具有很高的社会接受度。
自2009年以来，钙钛矿太阳能电池已经走过了12年。从最初的星星之火到如今的燎原之势，发展不可谓不迅猛。目前，科学家对钙钛矿太阳能电池的应用研究，主要集中于产业化发展，具体包括三个方面：1）更高的效率；2）更稳定的性能；3）更适合产业化的制造工艺。
2021年，韩国蔚山国立科学技术学院(UNIST)Jin Young Kim, 瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)Anders Hagfeldt和Michael Grätzel, 韩国能源研究所(KIER)Dong Suk Kim等人介绍了一种阴离子工程概念。使用赝卤化物阴离子甲酸根(HCOO-)来抑制存在于晶界和钙钛矿薄膜表面的阴离子空位缺陷，并提高薄膜的结晶度。所得的太阳能电池器件的功率转换效率为25.6％(经认证为25.2％)[1]。
2020年，欧洲薄膜太阳能电池研究联盟Solliance，TNO，imec和埃因霍温科技大学报道了采用工业工艺制造的封装钙钛矿太阳能电池模组，该模组经受了三个既定的寿命测试，即耐光性测试，耐湿热测试和热循环测试。这是有史以来第一次通过研究机构制备的钙钛矿太阳能电池组件实现这一目标[2]。
钙钛矿太阳能模组是使用工业工艺（溅射镀膜，狭缝涂布镀膜，原子层沉积和基于激光的互连），在6×6英寸（207.36 cm2）玻璃基底上制备的，并且采用玻璃/玻璃封装了模组。这些模块的有效面积为100 cm2。模组的初始效率超过10％。
稳定性测试包括以等于一个太阳的强度连续照明1,000 h（光浸泡测试）；在高湿度（相对湿度为85％）下暴露1,000 h，并在85 oC温度下暴露（潮湿测试）；从–40 oC到85 oC的50个热循环（热循环测试）。在光浸泡测试期间，模组性能在前100 h内有所提高，此后性能趋于稳定。经过湿热测试后，钙钛矿组件的性能保持了其初始性能的95％。热循环测试没有造成任何效率损失，这表明加工后的模组具有出色的稳定性，并且能够承受这些恶劣条件的封装策略。
钙钛矿太阳能模组小面积器件的记录效率已经超过25％。此外，由堆叠在常规CIGS或者硅太阳能电池顶部的半透明钙钛矿太阳能模块可以将整体效率提高到新的记录值。这些令人鼓舞的结果使钙钛矿薄膜光伏技术不断接近离商业化和大规模应用。虽然，夺取硅基太阳能电池的霸主之位，拯救光伏产业的临门一脚，迟迟未能实现。但是，我们相信，未来已来。
2）仿生人工光合作用集成系统
光伏技术，使得太阳光转变为电能得以实现应用。但是，如何将太阳能储存在化学键中，还未达到实际应用的要求。天然碳循环主要受光合作用控制，绿色植被利用太阳能将CO2和水转化为碳氢化合物和氧气。因此，太阳能驱动的将二氧化碳减少为燃料和化学物质是促进碳循环以实现可持续的碳中和社会的一种有前途的方式。
通过模拟自然过程中的人工光合作用，科学家正在尝试构建高度集成的仿生人工光光合作用系统，直接利用太阳光将CO2和水变成高价值化学品。
2015年，加州大学伯克利分校杨培东教授通过半导体纳米线结构，构建了首个人工光合作用全集成系统。2016年，杨培东团队基于细菌-半导体纳米颗粒，构建了一种生物-无机的复合杂化体系，这个仿生人工光合系统可以捕获光能，并得到一种呼吸产生的天然“副产物”乙酸[3]。
同样是2016年，哈佛大学DanielG. Nocera等人开发了一种基于重组菌（Ralstonia eutropha）和Co-P合金的新型人工光合作用系统，在生产细菌生物质和液体醇燃料时，该系统的CO2还原能量效率约为50%，每1 KWh电量可消耗掉180 g CO2[4]。将该系统用于现有的太阳能光伏器件中，其CO2还原能量效率最高可达约10%，比自然界植物光合作用提高了近一个数量级！
2021年，日本丰田中央研究与开发实验室有限公司的Naohiko Kato研究团队报道了一个可将CO2转化为甲酸的大型太阳能电池。使用有效面积为1 cm2的整体式平板状设备（A型）产生的甲酸盐生产hSTC为4.6％[5]。
太阳的能量显然是世界能源的主要和实际来源，世界需要高效、经济的太阳能载体。太阳能转化为液态燃料，可以融入现有供应链基础设施的庞大网络，是太阳能在全球能源结构中渗透市场的关键。
液态阳光是将太阳能与二氧化碳和水结合起来生产绿色液态燃料的愿景。多源和多用途醇是最佳候选燃料，甲醇和乙醇是具有千兆生产潜力可操作的第一目标。在短期内，可以利用当地资源（如天然气，生物质和可再生能源）的最佳组合作为混合技术的原料，在各个地区大规模生产经济实惠的醇类。从长远来看，醇类可以在世界许多地方完全由阳光、H2O和CO2生产。利用阳光取之不尽的技术多样化以及全球生产燃料的机会，可以开启国际合作的新时代，实现经济增长，环境保护和能源安全相互交织的目标、绿色发展的支柱。
除此之外，开发更多不同的颠覆性技术（譬如新型发电技术、新型制冷技术、新型电池技术等等），并加快成果落地，也是实现碳中和的重要举措。
3. 新型发电技术
在整个能源体系中，化石能源、太阳能、地球热量是大规模能量，人所共知。但是还有一些能源，往往被人们所忽视：比如人体运动，步行，雨滴下落、海浪等等。在当今时代，物联网、传感网络、大数据时代的分布式移动式能源需求，收集这些低频的机械能以提供日常用电解决方案，显得愈发重要。
2006年，王中林发明纳米发电机，开启了纳米能源领域的全新篇章，也推动了蓝色能源的新征程。
纳米发电机的原理是利用压电效应所产生的电场来驱动外电路中电子的流动，是利用麦克斯韦位移流有效地将机械能转换为电能或电信号的领域。纳米发电机的问世完全打破了人们对“发电机”尺寸的认识极限，让能源系统实现微型化成为可能，是人类对能源获取方式的新的认识和探索。
2011年，王中林首次提出摩擦纳米发电机原理，不仅具有完全不同的发电原理和工作模式，更在以下方面产生了革命性的突破：1）输出功率密度可达313W/m2，能量转换效率高达50%；2）取材突破了压电性和纳米尺度的限制，各种聚合物、天然高分子材料、甚至是木头、纸张都可能成为摩擦纳米发电机的原料；3）极简的结构更易于规模化生产。
2020年，香港城市大学的王钻开教授、美国内布拉斯加大学林肯分校的曾晓成教授，以及王中林院士等人合作，开发了一种新型液滴发电机，使得传统方案中水滴机械能转化为电能的功率得到3个数量级的提高。仅仅一个100微升的水滴从15厘米的高度撞击到装置表面，可以产生超过140 V的电压、200 μA的电流，并且其最大功率可以达到50.1 W m-2，这些性能均比传统液滴发电机设计方案高几个数量级[6]。
400个LED灯珠可以被四个液滴点亮
2021年，中科院北京纳米能源所张弛研究员等人报告了一种基于行星滚动摩擦纳米发电机（PR-TENG）的微风驱动自主无线风速计（W-WA），用于同步风能收集和风速传感[7]。同时，中科院北京纳米能源所的研究人员还开发了一种可伸缩、可洗涤、可透气的tTENG机器编织工艺，用于获取人体运动能量，可作为柔性可穿戴器件的固定电源[8]。
作为一种新型能量采集器，纳米发电机可以运行于很小的空间尺度上，在诸多方向都有广阔的应用前景，尤其是在微纳器件的能源供应、自供电传感器系统、蓝色能源、无线电力传输、雨滴能源、风能、高压电源等领域，正在成为可持续能源发展计划中不可或缺的一员。
当然，除了纳米发电机，还有很多其他新型的发电技术。比如2021年，清华大学曲良体教授和程虎虎等人开发了一种基于双层聚电解质薄膜（BPF）的异质湿气发电机（HMEG）。该技术基于空气发电，通过对空气中水分子的自发吸附，诱导带相反电荷离子的扩散，单个HMEG单元在低（25%）相对湿度（RH）时可产生~0.95 V的高电压，在85% RH时可跃升至1.38 V。此外，为大规模集成HMEG单元，创建了顺序排列堆叠策略，在环境条件下（25% RH，25°C）可提供超过1,000 V的电压。该集成设备的高压输出接近迄今为止报告的同类设备中的最高电压[9]。
4. 新型制冷技术
据统计，全球约有20％的能耗用于制冷，到2040年，空调数量预计将翻一番。虽然，传统空调制冷器的性能得到很好的优化，但是基于蒸汽压缩的制冷系统目前存在严峻的能耗和环境问题。目前，占据主导地位的空调制冷技术是基于温室气体的交替压缩和膨胀循环来实现。1 kg典型的制冷剂对地球大气温室效应的贡献相当于两吨二氧化碳，相当于一辆汽车连续运行6个月。因此，开发绿色低碳的新型制冷技术，势在必行。
长期以来，科学家已经相继开发除了多种新型的制冷技术，包括电热制冷、辐射制冷、磁场制冷、压力制冷却、单轴应力制冷等等。其中，电热制冷技术和辐射制冷技术就是其中的佼佼者。
1）热电制冷
热电制冷技术的原理是基于热电效应，通过对固体热电材料施加或者移除电场，可以分别提高或者降低材料温度。由于不用加入对环境有害/易燃冷却剂，制冷效率高，热电制冷技术正成为一种极具吸引力的制冷技术，有望用于空调、电冰箱、微型电子器件等诸多领域。当然，热电制冷技术之所以还没能取代目前的传统制冷技术，也是因为还有一些关键问题悬而未决，其中就包括以下2个关键挑战：
1）寻找更合适的热电材料。既要保证优异的制冷效率，又要保证廉价易得。
2）设计更合适的冷却系统。以确保更大的温度跨度和制冷效果。
为此，全球科学家尝试了各种方法，并取得了大量突破性进展。2017年，加州大学洛杉矶分校裴启兵等人在柔性聚合物薄膜（碳管和聚合物复合：CNT–P(VDF-TrFE-CFE)–CNT–P(VDF-TrFE-CFE)–CNT）上进行电致冷却，实现了29.7 mW cm-2冷却性能，冷却功率达到2.8 W/g，性能系数（COF）达到13[10]。
2020年，打印机领域的龙头施乐公司（Xerox）Yunda Wang、David Schwartz等人基于PbSc0.5Ta0.5O3多层结构热电陶瓷电容器，实现了5.2 ℃系统温差，最高达到135 mW cm-2的热流密度，该系统的热流密度是目前陶瓷多层电容器基热电冷却系统中效果最好的结果，是之前报道的29.7mW cm-2的~4.5倍（2.8 ℃温差）[11]。
同样是在2020年，卢森堡科学技术学院A. Torelló、E. Defay等人报道了一种基于钽钪酸铅（Pb(Sc,Ta)O3）陶瓷多层电容器（其一级相变过程中变化剧烈）的热电冷却体系，通过有限元建模进行指导模型构建、改进隔离层，实现了13K的最高温度差。该温度差打破了关键参数障碍，验证了热电冷却系统有望在未来的冷却系统中大放异彩[12]。
2）辐射制冷
辐射制冷(Radiative Cooling)是利用部分可以穿透大气层的特定波长电磁波，将物体的多余热量以红外辐射的形式永久地“扔”进宇宙的制冷方式。由于其不耗能、不费电的特点，尤其是近几年由于纳米光学和超材料的研究，实现了在白天太阳直射下仍能将物体降温，辐射制冷吸引了世界各国科研人员和社会有识人士的广泛关注。
辐射制冷作为一种极有前途的地面建筑物无电制冷方式，在建筑节能和个人热管理智能织物方面，备受关注。自2014年斯坦福大学Shanhui Fan 课题组首次提出日间辐射制冷概念以来，辐射制冷技术得到了快速的发展，一批优秀的成果被相继报道。
2018年，美国科罗拉多大学博尔德分校（杨荣贵和尹晓波教授团队）和怀俄明大学（谭刚教授团队）合作，发展了一种以水为工作介质的辐射制冷集冷模块，实现了第一个可全天连续运行的千瓦级辐射制冷系统，并提出了辐射制冷与建筑结合的24小时全天连续运行具体方案[13]。
可24小时全天连续运行的千瓦级辐射制冷系统
2019年，马里兰大学胡良兵和科罗拉多大学波尔得分校尹晓波团队开发出一种机械强度为404.3MPa的结构材料，是天然木材的8倍以上。该工程材料中的纤维素纳米纤维反向散射太阳辐射，并在中红外波长发射强，使得白天和夜晚持续低温冷却。研究人员还模拟了冷却木材的潜在影响，并发现节能20％至60％，这在炎热和干燥的气候中最为明显[14]。
2021年7月9日，华中科技大学武汉光电国家研究中心陶光明研究小组和浙江大学光电科学与工程学院马耀光研究小组合作，报道了一种具有形态分级结构、可大批量制备的光学超材料织物（Metafabric），具有优异的日间辐射制冷能力。研究团队将光学超材料技术与批量纤维制备技术相结合，选用绿色环保、生物可降解的聚乳酸为纤维原料，引入特定波段光学新特性，获得了均匀连续的超材料纤维。相较于白色棉织物，Metafabric对人体体表降温超过4 °C；在对汽车模型的降温测试中（广州，2020年12月7日），覆盖Metafabric的模型内部温度相较于市售车罩可降温~27 °C，相较于无织物覆盖的模型可降温~30 °C[15]。
3）智能织物
纺织品是人类最早的发明之一，既可以抵御寒冷，又可以保持美观。现在，全球变暖的紧迫威胁，碳中和对创新纺织品提出了更高的要求。未来，我们的衣服甚至可以随外部温度环境变化而自己降温，自己保暖。
人体与环境的热交换有超过40%是通过红外辐射进行的，然而，无论是我们的皮肤还是构成服装的纺织品，都不能依据环境的变化动态地控制这种红外辐射。
2016年，斯坦福大学崔屹教授课题组报道了一种无源人体冷却技术，利用纳米织物增强人体热辐射实现人体智能降温[16]。2020年，基于这一技术的皮夹克正式问世。最薄至0.3 mm，超薄超轻，正穿保暖，反穿降温。
2019年，马里兰大学王育煌、欧阳敏团队及其合作者用涂有导电材料的特殊设计纤维制成纺织品，这种纺织品在不同的温度或湿度条件下显示出很好的红外辐射“门控”效应，使得人体通过纺织品有效地“打开”和“关闭”红外辐射以响应环境变化成为可能[17]。
5. 新型电池技术
电池，无疑是当今能源世界无法绕开的话题。随着发电和产氢技术从源头实现低碳绿色发展，电动汽车的发展对碳中和将起到至关重要的贡献。
锂离子是目前电池界的霸主，技术成熟，成本可控。但是，锂离子电池本身依然存在诸多问题亟待解决，包括：如何提高安全性、长寿命，和超级快充。近年来，装配锂离子电池的手机、电动汽车、储能电站接连发生爆炸、自燃等事故，引起人们对电池安全性的高度关注。随着人们对电池的成本、寿命、安全性都有更高的要求，固态电池、水系电池不断崛起，锂硫电池、锂空气电池、钠离子电池、锌离子电池、氢燃料电池百花齐放。
2019年，美国宾州州立大学王朝阳教授团队提出一种速热快充的方法，利用快速加热以及非对称的充放电温度(Asymmetric Temperature Modulation, ATM)实现了高比能锂离子电池的极速充电。让充电10分钟，续航400公里，即将成为显示。研究人员采用容量10.5Ah、能量密度210Wh/kg的软包电池进行实验，结果表明，采用速热快充方法的电池在2500个极速充电循环（相当于80万公里行驶里程）后仍具有91.7%的可用容量，远远超过了新能源汽车工业的目标[18]。
此外，美国布鲁克哈文国家实验室Feng Wang和加州大学伯克利分校Gerbrand Ceder团队，也报道了锂电池快充领域独树一帜的钛酸锂负极快充的异常原理，为锂电池快充技术打开了新的思路[19]。
中科院物理所胡勇胜团队长期致力于钠离子电池的研究，提出了低温/室温钠离子储能电池用新型正极材料、电解质材料和负极材料，为钠离子电池的实用化奠定了基础[20]。相关成果已经正式投产，成为国内首家、国际上为数不多的专注钠离子电池研发和制造的高新技术企业。而最近，宁德时代也正式发布第一代钠离子电池。
全球首辆钠离子电池低速电动车（中科海钠）
可充电水系锌离子电池（ZIBs）由于其低成本、高安全、环保、高性能的优点得到了持续关注，而这几点当前有机体系电池还难以企及。而水系电池相比主流的锂离子电池，面临的最大问题就是能量密度低——电压低（电解水风险）、容量低（单电子反应）。其能量密度始终难以和锂离子电池匹敌，其产业化进程被进一步抑制。
2019年，澳大利亚阿德莱德大学乔世璋教授团队设计了无电极锌离子电池，分析充放电机理，发现了其中的一步两电子高电压反应；通过人为质子活度调控，提出了新型高电压Zn-MnO2电解电池，实现了高电压2.0 V、高容量~570 mAh/g、高能量密度~1100 Wh/kg（基于正极）的水系电池；此电解电池成本低廉（<US$10 per kWh），可快充放，可简易实现电池组组装，可大规模液流储能[21]。2020年，南开大学陈军院士报道了通过调节电解质结构，使ZnCl2溶液中原有的氢键网络断裂，从而抑制了水的冻结，使水电解质的固液转变温度从0降至-114 ℃[22]。
2019年，美国特拉华大学严玉山教授团队最新发展了一种直接氨燃料电池，通过简单优化可成功地将电池峰值功率密度提高至135 mW cm-2，该工作对于直接氨燃料电池未来的发展具有里程碑意义[23]。
空调不用电、晒太阳可降温、空气可以发电、一滴水点亮400个LED灯……总的来说，新技术层出不穷，有一些还是初露锋芒，有一些已经进入产业化。通过顶层设计，经济与政策协同，加快新技术的产业化落地，是大势所趋。
“碳中和”，和每一个人有关！
人类命运，休戚与共！
2013年，世界银行报告强调“世界的发展进程正处于十字路口。鉴于当前中国和世界经济增长的不可持续性，需要一种新的发展方式。绿色发展的概念就是这样一种方法。绿色发展可以成为经济、社会、环境和政府角色的潜在变革过程。这是一个机会：敞开的大门。“
二十世纪是由数百万年前照亮地球的古老阳光的残余所塑造的。二十一世纪及以后的日子可以通过丰富的日常阳光塑造出来，创造一个与早期世纪相呼应的集体智慧的未来：善待地球，它是从我们的孩子和孩子的孩子那里借来的。
“科学探索奖”简介
“科学探索奖”是面向基础科学和前沿技术领域，支持在中国大陆全职工作的、45周岁及以下青年科技工作者的一个公益性奖项（高校、企业、各研究院所均可参评）,2019年为第一届科学探索奖。
“科学探索奖”由腾讯公司董事会主席兼首席执行官、腾讯基金会发起人马化腾，与北京大学教授饶毅，携手杨振宁、毛淑德、何华武、邬贺铨、李培根、陈十一、张益唐、施一公、高文、谢克昌、程泰宁、谢晓亮、潘建伟等知名科学家共同发起，由科学家主导的一个非官方、公益性奖项。科学探索奖的资助范围将集中在：数学物理学、生命科学、天文和地学、化学新材料、信息电子、能源环保、先进制造、交通建筑技术、前沿交叉技术，这九大基础科学和前沿核心技术领域。 腾讯基金会资助10亿元作为奖项启动资金，，每位获奖者将获得300万元人民币奖金，不限制用途。
“青年科学家 50²论坛”简介
2021年起，为了给“科学探索奖”获奖人提供的高水平、跨学科学术交流平台，每年将举办一次“青年科学家 50²论坛”，鼓励青年科学家之间的交叉研究合作。首届论坛发布了由100位中国顶尖青年科学家提出并投票产生的“十大科学技术问题”，这十个问题也代表了他们最前沿的科学探索和对未来科技发展趋势的判断。
4.前沿科普 | 你需要懂一点，什么是碳中和？
来源：纳米人公众号，授权转载
凡事有量，过犹不及。
水是生命之源，却也会泛滥成灾。CO2为人类发展起到重要作用，却终究成为全球气候变化的重要源头。
2021年，我国正式提出，力争在2030年前实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”。“碳中和”，是国际社会的共识，是我国实现能源革命和产业升级的关键之举，也是体现人类命运共同体理念的重要措施。
图片来源：《第一届青年科学家 50²论坛》
刘中民院士学术报告PPT
8月1日，在充满科创精神和时代朝气的深圳，数十位院士与知名高校校长、百余名“科学探索奖”获得者与青年科学家齐聚南方科技大学，参加由南方科技大学、腾讯公司共同主办的首届“青年科学家50²论坛”，进行多场学科跨界讨论。
本次论坛中，中科院大连化物所刘中民院士作了题为《“双碳”目标与科技创新方向思考》的学术报告。
“碳达峰”，是指CO2排放总量达到峰值之后，不再继续增长；“碳中和”，是指通过自然吸收和技术革命等手段，使CO2排放和消除得到相对平衡，实现相对的“零排放”。
从目前全球能源体系来看，完全不排放CO2不科学，也不可能。“碳中和”，并不是说绝对禁止“碳排放”，而是指通过不断减少CO2排放的同时，不断提高CO2转化利用，使CO2排放和消除得到相对平衡，实现相对的“零排放”。
图片来源：《第一届青年科学家 50²论坛》
刘中民院士学术报告PPT
面对挑战，结合我国实际国情，刘中民院士提出了一些建议：
1. 要加强顶层设计，制定核心技术突破的路线图。
2. 要跨领域联合攻关，推进多能融合技术体系突破。
3. 要发挥典型示范带动作用，以点带面促进形成全国低碳发展新格局。
4. 要建设科技创新平台，促进科技、金融及资本的结合，促进成果转化。
刘中民院士学术报告现场照片
刘中民院士重点指出，目前能源结构体系，缺乏链接各能源分系统的关键技术，要围绕三条主线，以合成气（甲醇）/氢气/储能为平台，研究化石能源/可再生能源/核能融合发展途径，为构建中国清洁低碳安全高效的能源体系提供技术方案，有效支撑我国实现碳达峰碳中和目标。
图片来源：《第一届青年科学家 50²论坛》
刘中民院士学术报告PPT
那么，从能源技术的角度，如何从根本上实现碳中和？针对这个问题，纳米人编辑部试图做一些简要的回答，供大家交流探讨。
新技术，创未来
从人类历史来看，能源技术的发展，始终推动着社会的进步。当今世界，化石能源占据主角地位，而CO2的排放，主要来自于化石能源的低效利用。实现碳达峰和碳中和，能源技术的革新和能源产业的升级是关键之一。我们需要从能源技术的全生命周期，从科学的角度来看待碳中和的问题。
一方面，我国“富煤，少油，贫气”的现状，决定了煤化工的低碳、绿色、高效利用，是能源技术突破的重点。
另一方面，可再生能源技术的发展，尤其是颠覆性技术的革新，有望推动新的技术革命。
1. 煤化工技术创新
我国是煤炭大国，长期以来，我国煤化工的升级主要包括2个方面：一是煤制油品或大宗化学品，二是煤制氢。
煤制氢，具有天然的成本和技术优势。发展煤制氢技术的初衷，是为了减少CO2排放。然而，煤制备1kg氢气，大约产生11 kg CO2，从煤制氢全生命周期来看，只是将排放由末端转移到前端，并没有减少。
相比而言，煤制化学品显得更加低碳。中科院大连化物所在煤化工技术创新和产业化应用方面，取得了不少成就。刘中民院士负责开发的甲醇制取低碳烯烃（DMTO）成套工业化技术，开辟了以非石油资源生产低碳烯烃的新路线，实现了世界上煤制烯烃工业化零的突破。煤经合成气直接制低碳烯烃技术路线，突破了9０多年来煤化工领域高水耗、高能耗的水煤气变换模式，并于2019年9月完成国际首套千吨级工业中试。
刘中民院士学术报告现场照片
然而，煤制化学品对碳原子的利用率也不够高，至少有一半以上的碳原子变成CO2排放。因此，在当前形势下，我国煤化工的升级不能单纯局限于煤制油品或大宗化学品，也不能单纯局限于煤制氢。煤化工的碳排放属性是过程排放，而非煤炭燃烧排放，必须加强煤化工与可再生能源结合，通过石油化工、可再生能源与煤化工过程结合，把所有的碳原子都经济地转化为产品，实现零碳排放。
图片来源：《第一届青年科学家 50²论坛》
刘中民院士学术报告PPT
2. 太阳能高效利用
地球表面的太阳能，是当前全球总能源消耗的9600倍。人类从未停止过，对太阳能的追逐！
当今世界的发展离不开化石燃料，而“液态阳光”将可能成就未来世界。“液态阳光”源于丰富的阳光、二氧化碳和水，属于可再生绿色液态燃料。在当前时代背景下，液态阳光可能是解决全球温室效应问题的关键。
“液态阳光”驱动未来世界
一方面，通过光伏发电，可以有效地将光能转换为电能，减少煤炭发电的碳排放。另一方面，模仿植物进行人工光合作用，可以有效地将CO2转化为高价值化学品。太阳能的高效利用，对于碳中和的意义，不言而喻。
1）钙钛矿光伏技术
钙钛矿的出现，为光伏技术带来了新的希望。钙钛矿太阳能电池和模组结合了高效率和低成本可加工性，这对钙钛矿的加工成型和集成无疑是一个巨大优势。而且所采用的材料相对易得，成本较低。此外，钙钛矿太阳能电池模组可以是刚性或柔性的，也可以是不透明的或半透明的，这允许其在各种场景应用。可以想到集成在窗户、屋面瓦、外墙、道路、隔音板、汽车顶棚中的钙钛矿太阳能模组。同时，这些钙钛矿太阳能模组可以在任何接受光的表面上无缝集成，具有很高的社会接受度。
自2009年以来，钙钛矿太阳能电池已经走过了12年。从最初的星星之火到如今的燎原之势，发展不可谓不迅猛。目前，科学家对钙钛矿太阳能电池的应用研究，主要集中于产业化发展，具体包括三个方面：1）更高的效率；2）更稳定的性能；3）更适合产业化的制造工艺。
2021年，韩国蔚山国立科学技术学院(UNIST)Jin Young Kim, 瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)Anders Hagfeldt和Michael Grätzel, 韩国能源研究所(KIER)Dong Suk Kim等人介绍了一种阴离子工程概念。使用赝卤化物阴离子甲酸根(HCOO-)来抑制存在于晶界和钙钛矿薄膜表面的阴离子空位缺陷，并提高薄膜的结晶度。所得的太阳能电池器件的功率转换效率为25.6％(经认证为25.2％)[1]。
2020年，欧洲薄膜太阳能电池研究联盟Solliance，TNO，imec和埃因霍温科技大学报道了采用工业工艺制造的封装钙钛矿太阳能电池模组，该模组经受了三个既定的寿命测试，即耐光性测试，耐湿热测试和热循环测试。这是有史以来第一次通过研究机构制备的钙钛矿太阳能电池组件实现这一目标[2]。
钙钛矿太阳能模组是使用工业工艺（溅射镀膜，狭缝涂布镀膜，原子层沉积和基于激光的互连），在6×6英寸（207.36 cm2）玻璃基底上制备的，并且采用玻璃/玻璃封装了模组。这些模块的有效面积为100 cm2。模组的初始效率超过10％。
稳定性测试包括以等于一个太阳的强度连续照明1,000 h（光浸泡测试）；在高湿度（相对湿度为85％）下暴露1,000 h，并在85 oC温度下暴露（潮湿测试）；从–40 oC到85 oC的50个热循环（热循环测试）。在光浸泡测试期间，模组性能在前100 h内有所提高，此后性能趋于稳定。经过湿热测试后，钙钛矿组件的性能保持了其初始性能的95％。热循环测试没有造成任何效率损失，这表明加工后的模组具有出色的稳定性，并且能够承受这些恶劣条件的封装策略。
钙钛矿太阳能模组小面积器件的记录效率已经超过25％。此外，由堆叠在常规CIGS或者硅太阳能电池顶部的半透明钙钛矿太阳能模块可以将整体效率提高到新的记录值。这些令人鼓舞的结果使钙钛矿薄膜光伏技术不断接近离商业化和大规模应用。虽然，夺取硅基太阳能电池的霸主之位，拯救光伏产业的临门一脚，迟迟未能实现。但是，我们相信，未来已来。
2）仿生人工光合作用集成系统
光伏技术，使得太阳光转变为电能得以实现应用。但是，如何将太阳能储存在化学键中，还未达到实际应用的要求。天然碳循环主要受光合作用控制，绿色植被利用太阳能将CO2和水转化为碳氢化合物和氧气。因此，太阳能驱动的将二氧化碳减少为燃料和化学物质是促进碳循环以实现可持续的碳中和社会的一种有前途的方式。
通过模拟自然过程中的人工光合作用，科学家正在尝试构建高度集成的仿生人工光光合作用系统，直接利用太阳光将CO2和水变成高价值化学品。
2015年，加州大学伯克利分校杨培东教授通过半导体纳米线结构，构建了首个人工光合作用全集成系统。2016年，杨培东团队基于细菌-半导体纳米颗粒，构建了一种生物-无机的复合杂化体系，这个仿生人工光合系统可以捕获光能，并得到一种呼吸产生的天然“副产物”乙酸[3]。
同样是2016年，哈佛大学DanielG. Nocera等人开发了一种基于重组菌（Ralstonia eutropha）和Co-P合金的新型人工光合作用系统，在生产细菌生物质和液体醇燃料时，该系统的CO2还原能量效率约为50%，每1 KWh电量可消耗掉180 g CO2[4]。将该系统用于现有的太阳能光伏器件中，其CO2还原能量效率最高可达约10%，比自然界植物光合作用提高了近一个数量级！
2021年，日本丰田中央研究与开发实验室有限公司的Naohiko Kato研究团队报道了一个可将CO2转化为甲酸的大型太阳能电池。使用有效面积为1 cm2的整体式平板状设备（A型）产生的甲酸盐生产hSTC为4.6％[5]。
太阳的能量显然是世界能源的主要和实际来源，世界需要高效、经济的太阳能载体。太阳能转化为液态燃料，可以融入现有供应链基础设施的庞大网络，是太阳能在全球能源结构中渗透市场的关键。
液态阳光是将太阳能与二氧化碳和水结合起来生产绿色液态燃料的愿景。多源和多用途醇是最佳候选燃料，甲醇和乙醇是具有千兆生产潜力可操作的第一目标。在短期内，可以利用当地资源（如天然气，生物质和可再生能源）的最佳组合作为混合技术的原料，在各个地区大规模生产经济实惠的醇类。从长远来看，醇类可以在世界许多地方完全由阳光、H2O和CO2生产。利用阳光取之不尽的技术多样化以及全球生产燃料的机会，可以开启国际合作的新时代，实现经济增长，环境保护和能源安全相互交织的目标、绿色发展的支柱。
除此之外，开发更多不同的颠覆性技术（譬如新型发电技术、新型制冷技术、新型电池技术等等），并加快成果落地，也是实现碳中和的重要举措。
3. 新型发电技术
在整个能源体系中，化石能源、太阳能、地球热量是大规模能量，人所共知。但是还有一些能源，往往被人们所忽视：比如人体运动，步行，雨滴下落、海浪等等。在当今时代，物联网、传感网络、大数据时代的分布式移动式能源需求，收集这些低频的机械能以提供日常用电解决方案，显得愈发重要。
2006年，王中林发明纳米发电机，开启了纳米能源领域的全新篇章，也推动了蓝色能源的新征程。
纳米发电机的原理是利用压电效应所产生的电场来驱动外电路中电子的流动，是利用麦克斯韦位移流有效地将机械能转换为电能或电信号的领域。纳米发电机的问世完全打破了人们对“发电机”尺寸的认识极限，让能源系统实现微型化成为可能，是人类对能源获取方式的新的认识和探索。
2011年，王中林首次提出摩擦纳米发电机原理，不仅具有完全不同的发电原理和工作模式，更在以下方面产生了革命性的突破：1）输出功率密度可达313W/m2，能量转换效率高达50%；2）取材突破了压电性和纳米尺度的限制，各种聚合物、天然高分子材料、甚至是木头、纸张都可能成为摩擦纳米发电机的原料；3）极简的结构更易于规模化生产。
2020年，香港城市大学的王钻开教授、美国内布拉斯加大学林肯分校的曾晓成教授，以及王中林院士等人合作，开发了一种新型液滴发电机，使得传统方案中水滴机械能转化为电能的功率得到3个数量级的提高。仅仅一个100微升的水滴从15厘米的高度撞击到装置表面，可以产生超过140 V的电压、200 μA的电流，并且其最大功率可以达到50.1 W m-2，这些性能均比传统液滴发电机设计方案高几个数量级[6]。
400个LED灯珠可以被四个液滴点亮
2021年，中科院北京纳米能源所张弛研究员等人报告了一种基于行星滚动摩擦纳米发电机（PR-TENG）的微风驱动自主无线风速计（W-WA），用于同步风能收集和风速传感[7]。同时，中科院北京纳米能源所的研究人员还开发了一种可伸缩、可洗涤、可透气的tTENG机器编织工艺，用于获取人体运动能量，可作为柔性可穿戴器件的固定电源[8]。
作为一种新型能量采集器，纳米发电机可以运行于很小的空间尺度上，在诸多方向都有广阔的应用前景，尤其是在微纳器件的能源供应、自供电传感器系统、蓝色能源、无线电力传输、雨滴能源、风能、高压电源等领域，正在成为可持续能源发展计划中不可或缺的一员。
当然，除了纳米发电机，还有很多其他新型的发电技术。比如2021年，清华大学曲良体教授和程虎虎等人开发了一种基于双层聚电解质薄膜（BPF）的异质湿气发电机（HMEG）。该技术基于空气发电，通过对空气中水分子的自发吸附，诱导带相反电荷离子的扩散，单个HMEG单元在低（25%）相对湿度（RH）时可产生~0.95 V的高电压，在85% RH时可跃升至1.38 V。此外，为大规模集成HMEG单元，创建了顺序排列堆叠策略，在环境条件下（25% RH，25°C）可提供超过1,000 V的电压。该集成设备的高压输出接近迄今为止报告的同类设备中的最高电压[9]。
4. 新型制冷技术
据统计，全球约有20％的能耗用于制冷，到2040年，空调数量预计将翻一番。虽然，传统空调制冷器的性能得到很好的优化，但是基于蒸汽压缩的制冷系统目前存在严峻的能耗和环境问题。目前，占据主导地位的空调制冷技术是基于温室气体的交替压缩和膨胀循环来实现。1 kg典型的制冷剂对地球大气温室效应的贡献相当于两吨二氧化碳，相当于一辆汽车连续运行6个月。因此，开发绿色低碳的新型制冷技术，势在必行。
长期以来，科学家已经相继开发出了多种新型的制冷技术，包括电热制冷、辐射制冷、磁场制冷、压力制冷却、单轴应力制冷等等。其中，电热制冷技术和辐射制冷技术就是其中的佼佼者。
1）热电制冷
热电制冷技术的原理是基于热电效应，通过对固体热电材料施加或者移除电场，可以分别提高或者降低材料温度。由于不用加入对环境有害/易燃冷却剂，制冷效率高，热电制冷技术正成为一种极具吸引力的制冷技术，有望用于空调、电冰箱、微型电子器件等诸多领域。当然，热电制冷技术之所以还没能取代目前的传统制冷技术，也是因为还有一些关键问题悬而未决，其中就包括以下2个关键挑战：
1）寻找更合适的热电材料。既要保证优异的制冷效率，又要保证廉价易得。
2）设计更合适的冷却系统。以确保更大的温度跨度和制冷效果。
为此，全球科学家尝试了各种方法，并取得了大量突破性进展。2017年，加州大学洛杉矶分校裴启兵等人在柔性聚合物薄膜（碳管和聚合物复合：CNT–P(VDF-TrFE-CFE)–CNT–P(VDF-TrFE-CFE)–CNT）上进行电致冷却，实现了29.7 mW cm-2冷却性能，冷却功率达到2.8 W/g，性能系数（COF）达到13[10]。
2020年，打印机领域的龙头施乐公司（Xerox）Yunda Wang、David Schwartz等人基于PbSc0.5Ta0.5O3多层结构热电陶瓷电容器，实现了5.2 ℃系统温差，最高达到135 mW cm-2的热流密度，该系统的热流密度是目前陶瓷多层电容器加热电冷却系统中效果最好的结果，是之前报道的29.7mW cm-2的~4.5倍（2.8 ℃温差）[11]。
同样是在2020年，卢森堡科学技术学院A. Torelló、E. Defay等人报道了一种基于钽钪酸铅（Pb(Sc,Ta)O3）陶瓷多层电容器（其一级相变过程中变化剧烈）的热电冷却体系，通过有限元建模进行指导模型构建、改进隔离层，实现了13K的最高温度差。该温度差打破了关键参数障碍，验证了热电冷却系统有望在未来的冷却系统中大放异彩[12]。
2）辐射制冷
辐射制冷(Radiative Cooling)是利用部分可以穿透大气层的特定波长电磁波，将物体的多余热量以红外辐射的形式永久地“扔”进宇宙的制冷方式。由于其不耗能、不费电的特点，尤其是近几年由于纳米光学和超材料的研究，实现了在白天太阳直射下仍能将物体降温，辐射制冷吸引了世界各国科研人员和社会有识人士的广泛关注。
辐射制冷作为一种极有前途的地面建筑物无电制冷方式，在建筑节能和个人热管理智能织物方面，备受关注。自2014年斯坦福大学Shanhui Fan 课题组首次提出日间辐射制冷概念以来，辐射制冷技术得到了快速的发展，一批优秀的成果被相继报道。
2018年，美国科罗拉多大学博尔德分校（杨荣贵和尹晓波教授团队）和怀俄明大学（谭刚教授团队）合作，发展了一种以水为工作介质的辐射制冷集冷模块，实现了第一个可全天连续运行的千瓦级辐射制冷系统，并提出了辐射制冷与建筑结合的24小时全天连续运行具体方案[13]。
可24小时全天连续运行的千瓦级辐射制冷系统
2019年，马里兰大学胡良兵和科罗拉多大学波尔得分校尹晓波团队开发出一种机械强度为404.3MPa的结构材料，是天然木材的8倍以上。该工程材料中的纤维素纳米纤维反向散射太阳辐射，并在中红外波长发射强，使得白天和夜晚持续低温冷却。研究人员还模拟了冷却木材的潜在影响，并发现节能20％至60％，这在炎热和干燥的气候中最为明显[14]。
2021年7月9日，华中科技大学武汉光电国家研究中心陶光明研究小组和浙江大学光电科学与工程学院马耀光研究小组合作，报道了一种具有形态分级结构、可大批量制备的光学超材料织物（Metafabric），具有优异的日间辐射制冷能力。研究团队将光学超材料技术与批量纤维制备技术相结合，选用绿色环保、生物可降解的聚乳酸为纤维原料，引入特定波段光学新特性，获得了均匀连续的超材料纤维。相较于白色棉织物，Metafabric对人体体表降温超过4 °C；在对汽车模型的降温测试中（广州，2020年12月7日），覆盖Metafabric的模型内部温度相较于市售车罩可降温~27 °C，相较于无织物覆盖的模型可降温~30 °C[15]。
3）智能织物
纺织品是人类最早的发明之一，既可以抵御寒冷，又可以保持美观。现在，全球变暖的紧迫威胁，碳中和对创新纺织品提出了更高的要求。未来，我们的衣服甚至可以随外部温度环境变化而自己降温，自己保暖。
人体与环境的热交换有超过40%是通过红外辐射进行的，然而，无论是我们的皮肤还是构成服装的纺织品，都不能依据环境的变化动态地控制这种红外辐射。
2016年，斯坦福大学崔屹教授课题组报道了一种无源人体冷却技术，利用纳米织物增强人体热辐射实现人体智能降温[16]。2020年，基于这一技术的皮夹克正式问世。最薄至0.3 mm，超薄超轻，正穿保暖，反穿降温。
2019年，马里兰大学王育煌、欧阳敏团队及其合作者用涂有导电材料的特殊设计纤维制成纺织品，这种纺织品在不同的温度或湿度条件下显示出很好的红外辐射“门控”效应，使得人体通过纺织品有效地“打开”和“关闭”红外辐射以响应环境变化成为可能[17]。
5. 新型电池技术
电池，无疑是当今能源世界无法绕开的话题。随着发电和产氢技术从源头实现低碳绿色发展，电动汽车的发展对碳中和将起到至关重要的贡献。
锂离子是目前电池界的霸主，技术成熟，成本可控。但是，锂离子电池本身依然存在诸多问题亟待解决，包括：如何提高安全性、长寿命，和超级快充。近年来，装配锂离子电池的手机、电动汽车、储能电站接连发生爆炸、自燃等事故，引起人们对电池安全性的高度关注。随着人们对电池的成本、寿命、安全性都有更高的要求，固态电池、水系电池不断崛起，锂硫电池、锂空气电池、钠离子电池、锌离子电池、氢燃料电池百花齐放。
2019年，美国宾州州立大学王朝阳教授团队提出一种速热快充的方法，利用快速加热以及非对称的充放电温度(Asymmetric Temperature Modulation, ATM)实现了高比能锂离子电池的极速充电。让充电10分钟，续航400公里，即将成为显示。研究人员采用容量10.5Ah、能量密度210Wh/kg的软包电池进行实验，结果表明，采用速热快充方法的电池在2500个极速充电循环（相当于80万公里行驶里程）后仍具有91.7%的可用容量，远远超过了新能源汽车工业的目标[18]。
此外，美国布鲁克哈文国家实验室Feng Wang和加州大学伯克利分校Gerbrand Ceder团队，也报道了锂电池快充领域独树一帜的钛酸锂负极快充的异常原理，为锂电池快充技术打开了新的思路[19]。
中科院物理所胡勇胜团队长期致力于钠离子电池的研究，提出了低温/室温钠离子储能电池用新型正极材料、电解质材料和负极材料，为钠离子电池的实用化奠定了基础[20]。相关成果已经正式投产，成为国内首家、国际上为数不多的专注钠离子电池研发和制造的高新技术企业。而最近，宁德时代也正式发布第一代钠离子电池。
全球首辆钠离子电池低速电动车（中科海钠）
可充电水系锌离子电池（ZIBs）由于其低成本、高安全、环保、高性能的优点得到了持续关注，而这几点当前有机体系电池还难以企及。而水系电池相比主流的锂离子电池，面临的最大问题就是能量密度低——电压低（电解水风险）、容量低（单电子反应）。其能量密度始终难以和锂离子电池匹敌，其产业化进程被进一步抑制。
2019年，澳大利亚阿德莱德大学乔世璋教授团队设计了无电极锌离子电池，分析充放电机理，发现了其中的一步两电子高电压反应；通过人为质子活度调控，提出了新型高电压Zn-MnO2电解电池，实现了高电压2.0 V、高容量~570 mAh/g、高能量密度~1100 Wh/kg（基于正极）的水系电池；此电解电池成本低廉（<US$10 per kWh），可快充放，可简易实现电池组组装，可大规模液流储能[21]。2020年，南开大学陈军院士报道了通过调节电解质结构，使ZnCl2溶液中原有的氢键网络断裂，从而抑制了水的冻结，使水电解质的固液转变温度从0降至-114 ℃[22]。
2019年，美国特拉华大学严玉山教授团队最新发展了一种直接氨燃料电池，通过简单优化可成功地将电池峰值功率密度提高至135 mW cm-2，该工作对于直接氨燃料电池未来的发展具有里程碑意义[23]。
空调不用电、晒太阳可降温、空气可以发电、一滴水点亮400个LED灯……总的来说，新技术层出不穷，有一些还是初露锋芒，有一些已经进入产业化。通过顶层设计，经济与政策协同，加快新技术的产业化落地，是大势所趋。
“碳中和”，和每一个人有关！
人类命运，休戚与共！
2013年，世界银行报告强调“世界的发展进程正处于十字路口。鉴于当前中国和世界经济增长的不可持续性，需要一种新的发展方式。绿色发展的概念就是这样一种方法。绿色发展可以成为经济、社会、环境和政府角色的潜在变革过程。这是一个机会：敞开的大门。“
二十世纪是由数百万年前照亮地球的古老阳光的残余所塑造的。二十一世纪及以后的日子可以通过丰富的日常阳光塑造出来，创造一个与早期世纪相呼应的集体智慧的未来：善待地球，它是从我们的孩子和孩子的孩子那里借来的。
向上滑动阅览
参考文献：
[1] Jeong, J., Kim, M., Seo, J. etal. Pseudo-halide anion engineering for α-FAPbI3 perovskite solar cells. Nature2021.https://doi.org/10.1038/s41586-021-03406-5
[2] https://www.solliance.eu
[3] Peidong Yang et al.Self-photosensitization of nonphotosynthetic bacteria for solar-to-chemicalproduction. Science, 2016, 351, 74-77.DOI:10.1126/science.aad3317
[4] Chong Liu, BrendanC. Colón,Marika Ziesack, Pamela A. Silver, Daniel G. Nocera. Watersplitting–biosyntheticsystem with CO2 reduction efficiencies exceedingphotosynthesis. Science, 2016,352, 1210-1213.DOI:10.1126/science.aaf5039http://science.sciencemag.org/content/352/6290/1210
[5] He Zhao et al. A large-sizedcell for solar-driven CO2 conversion with a solar-to-formate conversionefficiency of 7.2%. Joule, 2021, 5, 687–705.DOI:10.1016/j.joule.2021.01.002https://doi.org/10.1016/j.joule.2021.01.002
[6] Wanghuai Xu wt al. Adroplet-based electricity generator with high instantaneous power density.Nature, Doi：10.1038/s41586-020-1985-6
[7] Xianpeng Fu et al.Breeze-Wind-Energy-Powered Autonomous Wireless Anemometer Based on RollingContact-Electrification. ACS Energy Lett. 2021, 23432350.DOI:10.1021/acsenergylett.1c00704.https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.1c00704
[8] Fan Xu, Shanshan Dong, GuoxuLiu, Chongxiang Pan, Zi Hao Guo, Wenbin Guo, Longwei Li, Yanping Liu, ChiZhang, Xiong Pu and Zhong Lin Wang, Scalable fabrication of stretchable andwashable textile triboelectric nanogenerators as constant power sources forwearable electronics,NanoEnergy, (2021)DOI：10.1016/j.nanoen.2021.106247https://doi.org/10.1016/j.nanoen.2021.106247
[9] Haiyan Wang et al. Bilayer ofpolyelectrolyte films for spontaneous power generation in air up to anintegrated 1,000Voutput. Nat. Nanotechnol. 2021.DOI:10.1038/s41565-021-00903-https://www.nature.com/articles/s41565-021-00903-6
[10] Highly efficientelectrocaloric cooling with electrostatic actuation, Science 2017, 357,1130-1134. DOI: 10.1126/science.aan5980
[11] Yunda Wang*, Ziyang Zhang,Tomoyasu Usui, Michael Benedict, Sakyo Hirose, Joseph Lee, Jamie Kalb, DavidSchwartz* A high-performance solid-state electrocaloric cooling system, Science2020, 370, 125-129.DOI:10.1126/science.aba2648https://science.sciencemag.org/content/370/6512/129
[12] A. Torelló*, P. Lheritier, T.Usui, Y. Nouchokgwe, M. Gérard, O. Bouton, S. Hirose and E. Defay* Gianttemperature span in electrocaloric regenerator, Science 2020, 370, 125-129DOI:10.1126/science.abb8045https://science.sciencemag.org/content/370/6512/125
[13] Dongliang Zhao, Gang Tan,Xiaobo Yin, RongguiYang et al. Subambient Cooling of Water: Toward Real-WorldApplications of Daytime Radiative Cooling. Joule 2018.https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(18)30468-9
[14] Li, T., Zhai, Y. et al. A radiativecooling structural material. Science 364, 760, Doi:10.1126/science.aau9101(2019).https://science.sciencemag.org/content/364/6442/760
[15]https://science.sciencemag.org/content/early/2021/07/07/science.abi5484[16] Po-Chun Hsu, Yi Cui et al. Radiativehuman body cooling by nanoporous polyethylene textile. Science 2016, 353,1019-1023.http://science.sciencemag.org/content/353/6303/1019
[17]Zhang X A, Yu S, Xu B, etal.Dynamic gating of infrared radiation in a textile. Science, 2019.DOI:10.1126/science.aau1217http://science.sciencemag.org/content/363/6427/619
[18] Xiao-GuangYang, Teng Liu, YueGao, Shanhai Ge, Yongjun Leng, Donghai Wang, Chao-Yang Wang,AsymmetricTemperature Modulation for Extreme Fast Charging of Lithium-IonBatteries,Asymmetric Temperature Modulation for Extreme Fast Charging ofLithium-ionBatteries, Joule, 2019.https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(19)30481-7
[19] Wei Zhang et al. Kineticpathways ofionic transport in fast-charging lithium titanate. Science 2020, 367,1030-1034.https://science.sciencemag.org/content/367/6481/1030
[20]Chenglong Zhao, et al, Rationaldesign of layered oxide materials for sodium-ion batteries, Science, 2020DOI:10.1126/science.aay9972http://science.sciencemag.org/content/370/6517/708
[21]Dongliang Chao, Wanhai Zhou,Chao Ye,Qinghua Zhang, Yungui Chen, Lin Gu, Kenneth Davey, Shi-Zhang Qiao, AnElectrolytic Zn‐MnO2 Battery Demonstrated forHigh‐Voltage and Scalable EnergyStorage,https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201904174
[22]Zhang, Q., Ma, Y., Lu, Y. etal. Modulating electrolyte structure for ultralow temperature aqueous zincbatteries. Nat Commun 11, 4463 (2020)DOI：10.1038/s41467-020-18284-0https://www.nature.com/articles/s41467-020-18284-0
[23] Zhao et al. An Efficient DirectAmmoniaFuel Cell for Affordable Carbon-Neutral Transportation. Joule 2019.https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(19)30321-6
