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改变世界的创意科技-【新闻】

发布时间:2021-05-24 07:56:34 阅读: 来源:玻璃微珠厂家

改变世界的创意科技预测哪些科学进展会改变世界,其实是一个不讨好的游戏,因为,谁知道未来会是什么样子?不过,每年都有一些重要研究,会让我们兴奋不已比如用唾液发电、造出几乎没有电阻的材料的原子积木让我们一起期待,这些技术会在未来几年,给世界带来怎样的改变。

液体发电

唾液也许会成为医用设备的新能源。

默罕默德穆斯塔法侯赛因,这位沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学的教授,毕生致力于极微型装置的研发。他用一句话总结自己的研究:小东西拉近了我们与未来的距离。于是,当他在2010年着手研究高效、可再生的发电设备,为偏远地区的净水或医疗诊断提供充足的能源时,他首先考虑的因素就是小巧。不过,利用唾液驱动燃料电池,却是他在研究开始时完全没有想到的。

这个吐口唾沫的点子来自于当时侯赛因实验室的同事、当时正在攻读博士学位的贾丝廷E明克,现为陶氏化学公司的研究员。那时,明克正尝试开发一种可以植入人体,安放在胰腺附近监测糖尿病人血糖水平的微型装置。微生物燃料电池这种通过向细菌提供有机物(唾液中也富含有机物),利用细菌代谢产生电流的方法映入了她的眼帘。碰巧她和侯赛因的项目都可以利用这种方法,因此两人找来高导电性的石墨烯电极,在上面附着了唾液细菌,在一周之内,这些细菌产生了1微瓦(百万分之一瓦)的电量。

虽然1微瓦看起来微不足道,却足以驱动诸如芯片、诊断工具、或是明克的糖尿病监测仪这样的微型设备了。侯赛因现在正与3D打印人造器官的公司合作,将他的燃料电池嵌入人造肾脏中,并通过各种体液为电池充电。他说这只是他宏伟目标的第一步,今后,他打算帮助贫困国家,利用工业废弃物中的有机物来发电,并将电力用于海水淡化。

原子积木搭建新奇材料

乐高积木是一种很有魔力的塑料玩具,它不断地激发出一个又一个新创意。乐高积木的塑料组件体积很小,能按照不同方式组合到一起,从而变成神奇的汽车、设计巧妙的城堡和许多其他结构。而今天,新一代材料科学家正受乐高积木的启发,将这种组合方式应用到纳米世界。

这里的积木组件是一些层状材料。这些材料最薄可以达到仅有一层原子,可以按照设计好的结构,以的顺序一层一层地叠加到一起。这种前所未有的精密组合方式,能够制造出全新的物质,这些物质具备前所未有的电学和光学性能。科学家们进一步设想,可以利用这些物质,制造出几乎没有电阻的导电材料,运算能力更强大、运行更快的计算机,以及可弯曲、可折叠而且非常轻的可穿戴电子器件。

这些突破性的研究,是因石墨烯的出现才产生的。石墨烯是一种片状结构的石墨新材料,厚度只有一个原子,其原子结构是一个个重复的六边形,看起来就像铁丝网围栏一样。2004年,我和英国曼彻斯特大学的同事从块状石墨上分离出了单层石墨片石墨烯,使用的方法是利用胶带从块状石墨顶层剥离出一片片1个原子厚的晶体。过去10年间,研究人员发现了几十种可以用这个方法剥离的块状晶体,而且这样的晶体越来越多。云母就是其中的一种晶体,还有一些具有独特名字的材料,如六方氮化硼和二硫化钼。

这些晶体层被认为是二维材料,因为对任何材料来说,其最小厚度就是单个原子厚度(稍厚点的晶体,如3个左右的原子厚度,也可以看做是二维的)。而根据制造者的需求,晶体层的其他尺寸宽度和长度,可以非常大。由于二维晶体具有许多非常独特的性能,在过去几年里,它们已经成为材料科学和固体物理领域非常热门的话题。

研究人员在研究这类新材料时,如果能有一些重大突破,我们相信,一定会发展出相应的大规模制备技术,以实现其工业应用。就像石墨烯和其他一些二维晶体材料那样。最初制备那些材料时,仅能得到几微米大的微晶,现在我们已经可以得到几百平方米大的片状材料。

目前,还没有人发现这类新材料有什么改变世界的杀手级应用,然而,这一领域取得的进步,已经让很多科学家感到兴奋。

综合

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