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为什么你的耳机电池续航时间不长
德克萨斯州奥斯汀 — 您是否注意到，电子产品中的电池使用寿命不如全新时长？
由德克萨斯大学奥斯汀分校领导的国际研究团队接受了这项众所周知的电池挑战，即电池退化，但有一点不同。他们将研究重点放在我们许多人每天都在使用的现实技术上：无线耳机。他们部署了 X 射线、红外线和其他成像技术，以了解这些微型设备中所包含的所有技术的复杂性，并了解它们的电池寿命为何会随着时间的推移而缩短。
“这始于我的个人耳机。我只戴右耳，我发现两年后，左耳的电池寿命更长，”领导发表在《先进材料》杂志上的新研究的科克雷尔工程学院沃克机械工程系副教授刘易金（译音）说。“所以，我们决定研究一下，看看能发现什么。”
他们发现，紧凑型设备中的其他关键组件（如蓝牙天线、麦克风和电路）与电池发生冲突，形成了具有挑战性的微环境。这种动态导致温度梯度（电池顶部和底部的温度不同），从而损坏电池。
暴露在具有许多不同温度、空气质量等级和其他不确定因素的现实世界中也起着作用。电池通常设计为可承受恶劣环境，但频繁的环境变化本身就具有挑战性。
研究人员表示，这些发现表明，需要更多地考虑电池如何适应手机、笔记本电脑和汽车等现实世界的设备。如何包装它们以减轻与潜在损坏组件的相互作用，以及如何根据不同的用户行为进行调整？
“以不同的方式使用设备会改变电池的行为和性能，”本文第一作者、刘实验室的博士后研究员 Guannan Qian 说。 “它们可能暴露在不同温度下。每个人的充电习惯都不同。每个电动汽车车主都有自己的驾驶风格。这一切都很重要。”
为了进行实验，刘和他的团队与由机械工程师 Ofodike Ezekoye 领导的 UT 火灾研究小组密切合作。他们使用 Ezekoye 的红外成像技术来补充他们在 UT 和 Sigray Inc. 的实验室 X 射线技术。但为了获得完整的画面，刘和他的团队求助于地球上一些最强大的 X 射线设备。
他们与 SLAC 国家加速器实验室的斯坦福同步辐射光源、布鲁克海文国家实验室的国家同步辐射光源 II、阿贡国家实验室的先进光子源和法国的欧洲同步辐射装置 (ESRF) 的团队合作。这些国家和国际机构允许研究人员使用世界一流的同步辐射设施，使他们能够在现实条件下发现电池隐藏的动态。
“在实验室中，我们大部分时间都在观察原始稳定条件或极端条件，”布鲁克海文国家实验室的物理学家黄晓静(（译音）)说。“在我们发现和开发新型电池时，我们必须了解实验室条件与现实世界的不可预测性之间的差异，并做出相应的反应。X 射线成像可以为此提供有价值的见解。”
刘说，他的团队将继续研究电池在现实条件下的性能。这项工作可以扩展到更大的电池，例如为我们的手机、笔记本电脑和电动汽车供电的电池。
刘拿着耳机放大 (earbudenlarge)
整个团队包括：沃克机械工程系的 Guannan Qian、Tianxiao Sun 和 Ayrton M. Yanyachi；SLAC 的 Guibin Zan、Jizhou Li、Dechao Meng、Vivek Thampy、Sang Jun Lee、Jun-Sik Lee 和 Piero Pianetta；Sigray 的 Sheraz Gul 和 Wenbing Yun；布鲁克海文国家实验室的 Xiaojing Huang、Hanfei Yan 和 Yong S. Chu；阿贡国家实验室的 Juanjuan Huang 和 Shelly D. Kelly；
编者注：以下文章最初由德克萨斯大学奥斯汀分校发布。研究团队在国家同步光源 II（美国能源部 (DOE) 科学办公室用户设施，位于美国能源部布鲁克海文国家实验室）的硬 X 射线纳米探针 (HXN) 上对从商用无线耳机中提取的电池颗粒进行了纳米衍射测量。他们的研究结果表明，电池内部存在微小的共存区域，其行为方式不同。这些区域显示出相变的迹象，这为材料在电池单元不同部分的行为方式提供了更大的图景。有关布鲁克海文在这项研究中的作用的更多信息，请联系 Denise Yazak (dyazak@bnl.gov，631-344-6371)。
作者：Nat Levy
2025 年 2 月
Denise Yazak 是国家同步加速器光源 II (NSLS-II) 用户服务、通信、教育和推广 (USCEO) 办公室的成员，负责促进国家同步加速器光源 II 和生物分子结构实验室的科学传播活动。她热衷于通过新闻稿、专题文章、推广活动和其他科学传播场所与各种受众、社区和利益相关者分享新闻、事件和研究亮点。无论您是想展示您的作品、组织设施参观还是创建引人注目的内容，Denise 都会支持您的目标。
(Yazak 的变体：“Yazak”是希伯来语名字“Yitzhak”（英文为 Isaac）的变体。
Yitzhak 的含义：Yitzhak 这个名字在希伯来语中的意思是“他会笑”或“笑声”。
圣经意义：Yitzhak 是以色列人第二任族长的名字，是亚伯拉罕和莎拉的儿子。
犹太传统：Yitzhak 这个名字深深植根于犹太传统和文化中，尤其是因为他出生时的神奇性质，是在笑声中宣布的。
其他形式：Yitzhak 这个名字在不同文化中有各种使用形式，包括英文中的 Isaac 和意大利语中的 Isacco。
流行度：虽然“Yazak”可能不像“Isaac”或“Yitzhak”那么常见，但它仍然是犹太社区具有重要历史和文化意义的名字。
Yazbek：需要注意的是，“Yazbek”是一个黎凡特阿拉伯姓氏，而不是希伯来名，它源于奥斯曼土耳其头衔“Beik”。
Yaziz：“Yaziz”是一个希伯来名，意思是“力量”。)
关于国家同步加速器光源 II( National Synchrotron Light Source II)
从电池和微电子到药物设计和文化遗产，科学家每天都在推进我们对许多材料的理解，以解决世界上最艰巨的挑战。然而，当今的问题非常复杂，需要科学家使用大多数机构无法获得的高度专业化的工具和专业知识来研究材料。
这就是国家同步加速器光源 II (NSLS-II) 的作用所在。作为世界上最新、最先进的同步加速器设施之一，NSLS-II 通过提供尖端功能，使其不断壮大的研究界能够以纳米级分辨率和极高的灵敏度研究材料。
该设施最先进的中能电子存储环（30 亿电子伏）可产生超亮、高度稳定的光束，范围从红外线到硬 X 射线，以运行 29 个实验站或光束线。我们的每条光束线都提供独特的研究工具来揭示材料的电子、化学和原子结构。
NSLS-II 的跨学科团队与来自世界各地的来访研究人员（用户）和合作伙伴一起探索材料，重点关注科学和技术领域最重要的挑战。详细了解美国能源部 (DOE) 科学办公室用户设施。
NSLS-II 和 CFN 用户会议
我们欢迎所有首次、当前和未来的用户
用户会议将由布鲁克海文国家实验室主办，将于 2025 年 4 月 28 日至 30 日举行。
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动机
我们邀请所有人参加 2025 年 4 月 28 日至 30 日举行的国家同步加速器光源 II (NSLS-II) 和功能纳米材料中心 (CFN) 用户会议。会议将为来自不同学科的科学家提供机会分享他们在同步加速器科学、纳米科学、材料科学和生物科学方面的工作。
本次用户会议向公众开放，我们计划记录一些会议内容。所有参与者必须在 2025 年 4 月 13 日前在线注册，才有资格参加。请在此处查看参与者类型和费用。如有疑问或需要注册帮助，请联系会议协调员。
我想注册
现场晚间活动
邀请本地注册参与者参加可选的 NSLS-II 和 CFN UEC 主办的欢迎招待会、海报展示会和无主持人晚宴。
欢迎招待会和海报展示会
2025 年 4 月 28 日星期一，下午 5:30-7:30。
将在 Berkner Hall（488 号楼）主大厅举行。
所有参与者免费。
路线
宴会晚宴
2025 年 4 月 29 日星期二，下午 6:00-9:00。
地点待定
将提供前往宴会的巴士交通。
费用：普通参会者 60 美元，学生 30 美元
住宿
本次活动将预留酒店房间，房间数量有限，价格协商。参会者应尽快预订酒店。
预订时，您可能需要使用信用卡担保您的房间。记得询问他们的取消政策以及他们是否提供班车服务。详情
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布鲁克海文国家实验室提供发现科学和变革性技术，为国家的未来提供动力和保障。布鲁克海文实验室主要由美国能源部 (DOE) 科学办公室支持，是一个多学科实验室，拥有 7 项诺贝尔奖发现、37 项 R&D 100 奖和 70 多年的开创性研究。
该实验室的 2,500 多名工作人员领导和支持各种研究团队，这些团队致力于 DOE 的使命，即通过变革性科学和技术解决方案解决能源、环境和核挑战，确保国家安全和繁荣。布鲁克海文实验室目前的计划包括核科学、能源科学、数据科学、粒子物理、加速器科学和技术、定量植物科学和量子信息科学。
布鲁克海文实验室工作人员受美国能源部委托，代表国家安全地建造和运营设施，这些设施容纳了由布鲁克海文以及其他国家实验室、学术界和工业界的研究人员组成的跨学科团队使用的独特工具。 2018 财年，实验室吸引了来自全美 50 个州和全球 5,374 名设施用户和客座研究员。实验室提供强大的 STEM 教育和劳动力发展计划，每年吸引超过 30,000 名参与者。
布鲁克海文国家实验室介绍视频