世界首款3D摄像机问世等
南非用螃蟹克制造新型绷带
南非科技与工业研究院(CSIR)的科学家正在研究螃蟹壳的抗菌性能,期望能找到一种基于壳聚糖的聚合物溶液配方,通过静电纺丝的方法制备出壳聚糖纳米纤维膜。由于具有特殊性能,壳聚糖纳米纤维膜特别适用于创伤治疗材料。
CSIR研究员巴伦西亚·雅各布斯说,壳聚糖具有低过敏原性和天然抗菌特性,能够快速止血,因此特别适合用于战场急救绷带。理想的创伤治疗材料不仅能够促进伤口愈合,还要能使伤口与细菌隔绝。而纳米纤维具有很高的表面积/体积比、高多孔性以及纤维直径很小等特点,因此是理想的创伤敷料。美国和欧洲最近已批准,可将壳聚糖用于绷带和其他止血药物。事实上,美国和英国的军方部门用壳聚糖纤维制造的绷带早就在伊拉克和阿富汗战场上使用了。
雅可布斯介绍说,壳聚糖的商业制备方法是对甲壳质进行脱乙酰化作用,甲壳类动物(如螃蟹和虾)的外壳骨架中就富含甲壳质。静电纺丝法是聚合物溶液或熔体在静电作用下进行喷射拉伸而获得纳米级纤维的纺丝方法。由纳米纤维制得的无纺布,具有孔隙率高、比表面积大、纤维精细程度与均一性高、长径比大等优点。
研究人员已经制备了数种不同浓度的壳聚糖聚合物溶液,根据不同的加工参数,通过静电纺丝的方法制造出纳米纤维膜。然后,将这些纤维膜置于不同的细胞培养环境中,来测试它们的抗菌性能。比如,让它们接触大肠杆菌和金黄色葡糖球菌后,在37℃的环境中加以培养。雅可布斯说,到目前为止,对这些纳米纤维膜的测试表明,它们没有生物毒性,有关研究仍在进行中。
沙漠水网——沙漠上建人造湖
能源危机和人口不断增长是我们在未来面临的两大挑战。面对这种挑战,日本公司清水建设株式会社提出了一项有趣的计划——沙漠水网。但现在,这一计划还只停留在构想阶段。
沙漠水网计划具体是指在沙漠建造一系列相互连接的人造湖。人造湖的直径为18英里(约29公里),彼此之间由运河相连,运河的作用是将海水引入湖泊。湖内将建有人造岛屿,用于容纳城市和居民。由于湖水能够起到为城市降温的作用,让人造岛适于居住。从理论上说,冷却的沙漠湖岛拥有耕地也成为一种可能。城市用电则可由太阳能发电卫星提供。
沙漠水网计划的一个最大缺陷是,湖泊要用海水填满。虽然海水为水基野生动植物提供了生存机会,甚至能够实现生物量的增长,但海水并不能提供大量饮用水。据计划,部分海水将进行淡化处理,以满足居民用水需要同时灌溉农作物。
成本是实施沙漠水网计划的一个巨大障碍。建造沙漠水网不仅耗资惊人,同时还要动用大量资源。除此之外,与海洋和河流所受影响有关的问题也很容易出现。由于这些城市人口稠密,天气和环境变化所能引起的问题也不容忽视。为了实施这项计划,国与国之间需要进行大量合作,而这种合作也可能引发主权问题。
英特尔首次实现硅光子数据连接
美国英特尔公司宣布其在全世界首次实现硅光子数据连接,数据传输速度高达每秒500亿比特(50Gbps),目前,他们正朝着实现每秒1万亿比特(1Tbps)的目标迈进。
英特尔公司首席技术官、实验室主任贾斯廷·拉特勒表示,此项成果是该公司在硅光学通信领域取得的里程碑式的进展。结果证实,在未来的电脑中,光束可代替电子来传输数据,研究人员可用超细超轻的光纤替代铜线,让计算机在更长的距离传输更多的数据,从根本上改变未来电脑的设计模式,以及未来数据中心的构建方式。
当前,计算机组件之间通过电路板的铜线或印痕来相互“沟通”。但使用铜等金属传输数据时,信号会出现衰减,因此,铜线的最大长度受到限制,这就迫使处理器、存储器等组件相互“依赖”在一起,限制了计算机的设计。
而英特尔公司最新的研究成果可以让超级计算机或未来数据中心的组件散落在建筑物的各个角落,相互之间可实现高速连接。硅光学通信也将使搜索引擎公司、云计算提供商等数据中心的用户能够改进性能、增加功能、节省能源和空间,甚至还能帮助科学家建造更强大的超级计算机来解决世界上最难的问题。
拉特勒介绍,该硅光子连接模型由一块硅传输器芯片、一块硅接收器芯片组成,芯片的制造成本很低。其中每块芯片上都整合了英特尔在相关领域的重大突破,包括全球首款混合硅晶激光器以及2007年推出的高速光学调制器和光电探测器。
发射器芯片包含4个激光器,每个激光器发射的光束进入一个光学调制器中,调制器以12.5Gbps的速度对激光束携带的数据进行编码,这4束激光结合后输出到一条光纤上,数据的总传输率由此达到了50Gbps。而接收器芯片负责将这4束光束分开,并将它们直接引入光学探测器中,由光学探测器将数据变回‘电信号。
英特尔公司正在尝试通过提高调制器的编码速度以及增加每块芯片上激光器的数量来让数据的传输速度达到1Tbps,这足以将一台计算机上的所有信息在一秒钟内传递到另外一台计算机上。
“红外鱼眼”仿生技术:昼夜监测无盲区
人类活动所需信息的90%来自视觉,但其凝视视场角仅为前向46°,占全角空域的4%,盲区占96%。而近水面鱼类视场角可达180°,眼球不必转动,更无须摆头或转体,就能“全向感知”一定距离内的场景信息,有效应对来自水面之上任意方向的威胁。
近20年来,作为仿生学的一个重要分支,“红外鱼眼光学”研究在国际上悄然兴起,国内此项研究与国际先进水平相当。中国军械工程学院王永仲教授和他的团队研制的“仿生微小型红外成像探测系统BMIRIDS”2003年获得中国发明专利,比美欧的研究提前了2年。
近水面鱼类在仰视天空时,能感知水面之上半球空域的威胁,这首先得益于其晶状体眼球与所处水环境的组合。从光学一结构而言,鱼眼外凸的前表面与周围的水组成了一个以水为介质层的“水透镜”,相对于水平面(曲率为0)而言,鱼眼前表面曲率很大,故“水透镜”是一个负光焦度(绝对值)很大的平凹透镜。
由于可以实现时日(昼夜)、全方位(无盲区)的实时态势感知和全信息获取,这一技术在天文气象、环境监测、公安边防、航空航天等领域,都可以一展身手。王永仲教授说,“红外鱼眼”的监测没有死角,甚至可以监测到贴墙行动的“蜘蛛人”,可成为银行和小区安保工作的好帮手。
我自主研发出中温太阳能真空集热管和集热器
近日,由我国完全自主研发的“中温太阳能真空集热管和中温真空管集热器”通过了山东省科技厅主持的成果鉴定。专家鉴定认为:这两项科技成果是我国太阳能热利用领域的一次重大技术革新,填补了全玻璃真空太阳能集热管在150℃温区的技术空白,
达到了国际领先水平。
“中温太阳能真空集热管和中温真空管集热器”两项新产品是力诺集团与清华大学历时三年时间共同研发的。该项目先后被列入国家科技支撑计划、山东省2009年度自主创新成果转化重大专项等,拥有多项技术创新。首创了钛、铝双靶磁控反应溅射技术,提高了太阳选择性吸收涂层的太阳吸收比和罩玻璃管的太阳透射比,增强集热器的瞬时效率截距,更多地采集太阳能量;改进了真空排气工艺,采用了新型的吸气剂,实现了较高温度下高真空的保持等;首次研发了150℃的全玻璃真空集热管具有耐高温和热效高等特点,首创了工作在150℃的新型竖单排、横双排无盖板、横双排带盖板三种中温太阳能集热器,在工作温度为150℃时,无玻璃盖板集热器瞬时效率达45%以上,带玻璃盖板集热器瞬时效率达40%以上,并申请了发明设计专利十余项;首创并建成了全球最大、最先进的集热管智能化生产线——中温全玻璃真空集热管生产线。
专家鉴定组长、中国工程院副院长杜祥琬院士认为,“中温太阳能真空集热管和中温真空管集热器”的研制成功,为太阳能在空调、海水淡化和工农业用热等领域应用创造了条件,节能效果显著。以年产2000万支中温太阳能真空集热管计算,年可组装中温真空管集热器330万平方米,每年可为人类节约标煤约53万吨。
未来计算机或能“察言观色”
英国两组科学家正在对人脑神经细胞的沟通行为进行研究,据此从硬件和软件两方面来研发未来的计算机。科学家表示,研究神经细胞的工作原理可能会促进计算机视觉和声音处理功能的进步,这意味着未来的计算机或许能够“察言观色”,而不仅只是依从传感器发来的指令。
英国普利茅斯大学计算机专家托马斯·万奈克斯的团队正在尝试模拟在大脑沟通中起重要作用的神经细胞的特定的生理学特征,以建立未来的计算机。
该项目早期工作主要是收集大脑中的神经细胞以及它们如何相互沟通的相关数据。目前,研究人员正在研究大脑中负责视觉、听觉的大脑皮质中的相关神经细胞。该研究团队已经建立了非常详细的视觉皮层模型,并对这些微电路的特性进行了研究。研究人员希望这项研究不仅能研发出拥有记忆、能够自主决定的“聪明元件”也能对计算机神经网络的研发有所裨益。
万奈克斯称,基于这项技术的下一代计算机甚至可能会拥有感情,“将与之前的计算机完全不同”。
当万奈克斯团队正在殚精竭虑研究软件模拟时,英国曼彻斯特大学的科学家斯蒂芬·弗伯则在利用从神经细胞获得的灵感制造新奇的计算机硬件。
弗伯正在进行的项目名为“大三角帆(Spin-naker)”,该项目旨在制造出一台经过优化后能够像生物体一样运行的计算机。弗伯的Spinnaker系统拥有8个Arm处理器,每一个处理器能够运行大约1000个神经细胞模型。他们希望能够模拟生物学领域发生的事情,这种模拟将有助于研发出更有新意的计算机处理系统,同时让科学家更深入地理解许多计算元件之间如何更好地连接在一起。
下一步,研究人员还打算设计出一个拥有18个Arm处理器的芯片,其中将有16个芯片被用于模拟神经细胞的工作原理,目前该项目已经进入最后冲刺阶段。弗伯表示,他们的终极目标是研制出一套系统拥有100万个ARM处理器的系统,能够对10亿个神经细胞进行控制。
新型太阳能电池可做发电衣服
美国南加州大学的研究人员最近成功研制出一种柔韧性很好的碳原子薄膜透明材料,并用它制作出有机光伏电池。研究人员说,这种碳原子材料用途广泛,比如有望用来生产太阳能窗帘和自行发电的衣服。
研究人员说,这种新材料名为石墨烯,由一层导电性极好的碳原子组成,厚度为几个原子,用它制成的石墨烯有机光伏电池可把光能转化为电能。目前,研究人员已能制作多种尺寸的石墨烯,其中面积最大的为150平方厘米。
不过,这种石墨烯有机光伏电池的光电转化效率还比不上太阳能硅电池。每平方米的太阳能硅电池能把1000瓦的太阳光照转化为14瓦电力,而同样面积的石墨烯有机光伏电池只能转化出1.4瓦电力。但石墨烯有机光伏电池造价低,而且柔韧性好,因此应用前景广阔。
参与研究的刘易斯·德阿科举例说,新材料可做成家用窗帘,甚至可以做成会发电的衣服。到那时,人们可以穿着这种衣服在阳光下慢跑,同时给手机或视听设备充电。
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