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这些创意有望改变世界 超硬纳米金刚石潜能巨大

来源:科技日报   浏览次数:239    2016-12-28  加入收藏  打印  字体【 |  | 
       近日,英国广播公司(BBC)在澳大利亚悉尼举办“改变世界的想法”峰会,来自世界各地的演讲者展示了各种各样的创意,有些已付诸实施,有些还只是纸上谈兵。但不管如何,这些创意的宗旨是一样的:为人们提供一个更宜居的美丽新世界。
       超硬纳米金刚石潜能巨大
       德国拜罗伊特大学的纳塔莉亚·杜布罗维斯卡亚研制出了一种新型的超硬纳米金刚石,能耐受相当于地球核心压力三倍的压力。这种纳米金刚石为粉末状,拥有极强的吸附性,可以和活性物质结合,也很容易被皮肤吸收,有望在化妆品行业大展拳脚。
       另外,虽然金刚石可以制成珠宝,但大多数金刚石在加工后被制成超硬涂层,把工具和钻头包裹起来减少磨损。在开采业和石油业,没有了金刚钻头,人们便无法挖到几百米深的地下获得有价值的资源。超硬涂层的用途多种多样,从高速切割机、深海钻探,到天然气和石油勘探,不一而足。
       医药界也开始研究其用途,比如,它可以把药物带入化疗难以触及的一些人体部位。另外,科学家们还发现,这种纳米金刚石甚至能促进骨骼和软骨的发育。
       高超音速飞行器用于太空发射
       埃隆·马斯克的可重复使用火箭备受瞩目,但其他科学家仍希望能以更低成本、更高效的方式发射卫星,高超音速喷气式飞行器便是其一。高超音速飞行是指飞行速度超过5倍音速(5马赫)的飞行。
       澳大利亚昆士兰大学的高超音速专家迈克尔·斯马特表示,目前正在进行高超音速国际飞行研究试验(HIFiRE),目标是开发一款可以使飞行速度达到7马赫的发动机。该发动机以大气中的氧气作为氧化剂,比火箭发动机更轻、更快。
       这项技术可以让人们以极快的速度在世界范围内飞行,同时也提供了一个替代火箭将卫星送入太空的方法。
       澳洲国防部门表示,在今年5月中下旬的飞行试验中,飞机达到了278公里的高度以及7.5马赫的速度。下一次的实验计划在2017年,届时会让高超音速冲压发动机和火箭推进器分离,让飞行器独自飞行,整个计划预计2018年完成。
       星际“诺亚方舟”
       如果我们需要前往火星或者更远的地方,待在一个金属盒子里长时间行进会很不舒服。英国纽卡斯尔大学的瑞秋·阿姆斯特朗提议说,为了实现星际飞行,我们应该考虑通过使用蔬菜、土壤、有机物等,让航天飞机接近地球的环境和生态,就像一个迷你版的地球。一个名为“伊卡洛斯-星际(Icarus Interstellar)”的组织称,这种航天飞机是一种类似“诺亚方舟”的小型生态圈,即不依靠外部供给就可提供维持生物生存的环境。必要时,它可能会充当现代版的诺亚方舟,帮助人类逃过全球性灾难,这或许有助于科学家研制出与现有形态迥然不同的航天飞机。
       在实验室培育微型人脑
       科学家正在使用人类的皮肤细胞在培养皿中培育脑部组织,这些微型人脑拥有神经细胞、皮质、海马体(大脑中被认为是感情和记忆中心的部分)等所有组成部分,科学家希望,利用这些微型人脑更好地理解包括自闭症、精神病等在内的各种神经疾病。
       2015年,美国俄亥俄州立大学的研究团队报告称,他们在实验室中培育出了一个名叫“类器官”的“微型人脑”,它相当于一个5周大的胎脑成熟程度,由重新编程的皮肤细胞培育出来。该人脑在一个模拟子宫环境的培育装置中生长了12周,目前只有橡皮擦那么大,功能和真正的人脑十分相似,不仅拥有神经元、支持细胞和免疫细胞,还拥有胎脑99%的基因表达、脊髓和眼睛的雏形。医生希望借助该人脑测试和研发新药并更好地了解阿尔茨海默症等脑部疾病的发病机理。
       另据媒体报道,新加坡科学家今年8月份在实验室培育出了微型人类中脑,这些微型中脑是科学家在实验室培育出的三维微型组织,具有人类大脑特定部分的一些性能,将有助于研究人员研制治疗和控制帕金森氏综合症和与人体衰老相关的大脑疾病新方法。这对于帕金森氏综合症研究而言是一个关键性突破,或将影响全球700万—1000万患者。
       利用核聚变获得清洁能源
       目前,有些大型国际团队在研究如何利用核聚变获得能源,如国际热核聚变实验堆(ITER)计划等,但小公司也不甘示弱。
       由亚马逊公司首席执行官杰夫·贝佐斯投资的核聚变能源初创公司大众聚变在寻找自己的方法来利用核聚变。该公司的想法是:通过使用磁性和惯性约束两种混合聚变技术,在磁场中约束氢同位素等离子,然后利用高压,使之产生高温及高密度。这种方法可以更慢地压缩目标,与激光相比,这种提供压缩能量的技术更为低廉。大众聚变公司表示,该公司不仅可以获得可受约束的核聚能,而且还可以把成本控制在10亿美元以内。
       无独有偶,美国加州创业公司三阿尔法能源公司将其反应堆设计称为“场反向位形”,与大众聚变公司的设备相比,“场反向位形”与托卡马克式反应堆更相似:它使用磁约束和加热的方式实现聚变,而非压缩。其能量输出方式也是持续而非间断性的。与托卡马克装置相比,“场反向位形”的工程设计更简单。但从物理学的角度而言,这一技术还远不成熟。
       下一代药物或藏在北极海床上
       抗生素耐药性正演变为我们所身处时代的一个噩梦,我们还要与癌症和心脏病等搏斗。新药物的缺乏是全人类共同面临的危机。挪威特罗瑟姆大学的一个研究团队认为,下一代药物可能藏在北极的海床之上。
       目前,他们正在北极海底找寻新的分子武器,他们找到了一些海鞘、苔藓虫、海绵、微藻等,尽管这些海底生物貌不惊人,但在药物研发方面可能有着巨大的发展前景,因为它们体内进化出的一些化学物质具有非常神奇的作用。此外,这些生物拥有极强的御寒能力,因此成为科学研究的“香饽饽”。
       可控制义肢的“仿生脊髓”
       用思维控制机器的麻烦在于,为了获得超精确的控制,必须将头盖骨移开,把设备植入大脑,这种手术可能会对脑部造成损伤。现在,澳大利亚墨尔本大学的尼古拉斯·奥佩和同事发明了一种简单且非侵入性的设备“Stentrode”。
       这款设备体积非常小,最大优点是不需要做开颅手术,在脑部附近血管植入它之后,只要一日就会自动通过血管流到脑部。它会记录脑部活动,并将讯息转化为电子指令,Stentrode被形容为“仿生脊髓”,测试显示,它可以控制义肢。
       医生还表示,人们运用它之后,只要用意念便可驱动轮椅,可以帮助瘫痪人士。此项研究由数个组织资助,包括澳洲国防健康基金会和美国国防部。该研究团队计划,明年在皇家墨尔本医院为小部分病人植入装置。
       皇家墨尔本医院主管、墨尔本大学教授泰瑞·奥拜仁表示,这款装置是仿生学上的“圣杯”。设计出能记录脑部活动同时不会造成损伤的装置,是现代医学伟大的发明。它也可能用于脊髓受伤造成的各种疾病,包括癫痫症、帕金森氏症和神经系统疾病。
       应对全球变暖的太空遮阳伞
       如果气候变暖的局势日益恶化,有些人相信,我们可能需要“放大招”。
       美国斯坦福大学的研究人员提出了一种大胆的解决方案,即在拉格朗日点为整个地球安装一个“太空遮阳伞”来阻隔阳光。在此处,物体受太阳、地球两大天体引力作用,能保持相对静止。
       这一设想目前仍存在许多争议,但近来的研究表明,通过使抵达地球表面的阳光发生折射来中和温室效应所产生的热量,还是很有希望实现的。此外,“太空遮阳伞”很环保,便于控制,可望将副作用降到最低限度,是一个很有吸引力的方案。
       目前,包括美国国家航空航天局(NASA)和英国皇家学会在内,已有数个组织对这一计划的可行性进行了分析,但其成本太高,不大可能在近期付诸实施。
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【责任编辑:chengle】
关键词: 纳米金刚石   超硬  
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