十大未來(lái)值得關(guān)注技術(shù):DNA打造電腦芯片
據(jù)美國(guó)《大眾機(jī)械》雜志報(bào)道,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,從DNA“折紙術(shù)”到骨整合技術(shù),一系列“大想法”受以媒體越來(lái)越多的關(guān)注,未來(lái)我們將有機(jī)會(huì)觸摸壓電顯示器,也有機(jī)會(huì)購(gòu)買自己的第一輛超級(jí)電容動(dòng)力汽車。
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/111717.htm1.仿人機(jī)器人
不管機(jī)器人在外表上與人類如何相似,一旦揭去它們的外衣,你所能看到的不過(guò)是一堆堆雜亂的電線,與我們的體內(nèi)環(huán)境毫無(wú)相似之處可言。歐洲的一組科學(xué)家正致力于縮小機(jī)器人與人類之間的這種差距。他們研制的防人機(jī)器人原型能夠高度模擬人類的身體結(jié)構(gòu)。在這種仿人機(jī)器人體內(nèi),有一副由熱塑性聚合物打造的骨架,與每一塊肌肉相對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)裝置以及類似肌腱的線路。歐洲科學(xué)家的目標(biāo)是研制出與人類更為接近的機(jī)器人,能夠像人類一樣與環(huán)境發(fā)生相互作用并作出反應(yīng)。
2.直接碳燃料電池
傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為,煤炭是一種破壞環(huán)境的“骯臟”能源,而氫燃料電池則是一種清潔能源,但新一代直接碳燃料電池卻向這一傳統(tǒng)觀點(diǎn)發(fā)出挑戰(zhàn)。這種燃料電池并不是借助難于獲得的氫,而是通過(guò)氧與煤粉(或者生物量等其他碳源)之間的電氣化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生能量。
直接碳燃料電池的優(yōu)勢(shì)在于,碳基能源生產(chǎn)并不需要燃燒,效率可達(dá)到傳統(tǒng)煤電站的兩倍左右。據(jù)美國(guó)加利福尼亞州的直接碳技術(shù)公司預(yù)計(jì),他們可在2010年研制出一個(gè)使用生物量并且裝機(jī)容量達(dá)到10千瓦的原型。俄亥俄州的Contained Energy公司則希望在不久后利用這項(xiàng)技術(shù)為小型燈泡供電。兩家公司的最終目標(biāo)都是研制出模塊式直接碳燃料電池,通過(guò)組裝建造一種新型小規(guī)模發(fā)電站或者為現(xiàn)有發(fā)現(xiàn)站增加清潔能源發(fā)電裝機(jī)容量。
3.代謝組學(xué)
過(guò)去5年時(shí)間里,加拿大埃得蒙頓的阿爾伯特大學(xué)的科學(xué)家一直致力于“人體代謝組項(xiàng)目”的研究。這個(gè)項(xiàng)目具體是指一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù),包含8000個(gè)天然產(chǎn)生的代謝物(人體內(nèi)參與化學(xué)反應(yīng)的小分子)、1450種藥物、1900種食品添加劑以及2900種在血檢和尿檢中發(fā)現(xiàn)的毒素。利用這些信息,研究人員可以對(duì)患者的代謝組學(xué)特征進(jìn)行分析,允許他們通過(guò)血液或者尿液檢測(cè)得知患者是否喜歡吃巧克力或者患上危及生命的疾病可能性。
目前,進(jìn)行這些檢測(cè)需要借助價(jià)值數(shù)百萬(wàn)美元的設(shè)備,而這些設(shè)備通常只有研究實(shí)驗(yàn)室才有。人體代謝組項(xiàng)目的數(shù)據(jù)庫(kù)于2007年第一次對(duì)外公布,現(xiàn)已得到商業(yè)應(yīng)用,用于進(jìn)行藥物研發(fā)和疾病診斷,讓快速而便利地進(jìn)行個(gè)體健康狀況檢測(cè)和提供醫(yī)學(xué)指導(dǎo)成為一種可能。
4.DNA“折紙術(shù)”打造微型電腦芯片
過(guò)去幾年來(lái),美國(guó)加利福尼亞州理工學(xué)院的科學(xué)家一直將顯微鏡下才可觀察到的DNA串折疊成各種有趣的形狀,也就是所謂的DNA“折紙”。2009年夏季取得的一項(xiàng)研究突破顯示,折疊的DNA串可用于制造超小型電腦芯片。在此之后,加州理工學(xué)院的科學(xué)家便與IBM的研究人員合作,共同致力于DNA“折紙術(shù)”研究。根據(jù)他們的研究,三角形等特定形狀的DNA串能夠像硅片一樣在微芯片制造中扮演重要角色。DNA串可以充當(dāng)一個(gè)錨定點(diǎn),用于錨定微小的電腦芯片組件。這些芯片組件最小只有6納米,與當(dāng)前的45納米這一標(biāo)準(zhǔn)相比可謂是一項(xiàng)巨大進(jìn)步。
5.壓電顯示器
科學(xué)家長(zhǎng)久以來(lái)就已了解天然產(chǎn)生的壓電材料的屬性,即可以將電能轉(zhuǎn)化成物理性應(yīng)力,反之亦然。如果將這種特性應(yīng)用到電子顯示器上,便可研制出能夠改變形狀的顯示器。2010年,這項(xiàng)技術(shù)有望應(yīng)用到主流消費(fèi)品制造領(lǐng)域,讓移動(dòng)設(shè)備擁有非比尋常的顯示屏。關(guān)機(jī)時(shí),屏幕可以變硬從而起到保護(hù)作用;開(kāi)機(jī)時(shí),屏幕又會(huì)變軟,形成一個(gè)可按壓的觸摸屏。
6.骨整合技術(shù)
最理想的假肢在活動(dòng)時(shí)能夠像人體自然生長(zhǎng)出的肢體一樣。骨整合技術(shù)的目標(biāo)就是將假肢與患者的骨骼完美結(jié)合在一起,充分利用骨細(xì)胞與鈦相容而不是排斥這一優(yōu)勢(shì)。目前,這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到小型牙齒和面部植入手術(shù)。研究人員正加緊研究,希望這項(xiàng)技術(shù)能夠在安裝假肢方面得到應(yīng)用。
2008年,德國(guó)牧羊犬“卡西迪”(Cassidy)接受了一次成功的假肢(左腿)植入手術(shù)。美國(guó)北卡羅萊納州大學(xué)的獸醫(yī)外科醫(yī)生計(jì)劃在2010年利用骨整合技術(shù)再為截肢狗實(shí)施6次假腿植入手術(shù)?,F(xiàn)在,他們正考慮對(duì)北卡羅萊納州公園的一只虎貓實(shí)施這種手術(shù)。但與動(dòng)物相比,將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到人類肢體上勢(shì)必面臨更為巨大的挑戰(zhàn)。
7.水平鉆探技術(shù)
在美國(guó)地下1.1萬(wàn)英尺(約合3352米)的頁(yè)巖層內(nèi)蘊(yùn)藏著數(shù)萬(wàn)億立方英尺天然氣。由于密集的巖石導(dǎo)致天然氣流動(dòng)異常緩慢,大部分天然氣根本無(wú)法借助普通鉆井鉆取。解決之道是:首先垂直向下鉆進(jìn)巖層,而后逐漸進(jìn)行90度水平轉(zhuǎn)彎,穿過(guò)頁(yè)巖天然氣藏。這并不是一個(gè)新鮮的想法,但在更高的能源價(jià)格以及更先進(jìn)的技術(shù)促使下,能源公司突然之間開(kāi)始聚焦這項(xiàng)技術(shù)。2008年,美國(guó)切薩皮克能源公司在南部海納斯維勒頁(yè)巖天然氣田部署了14個(gè)水平鉆井。根據(jù)他們的預(yù)計(jì),水平鉆井?dāng)?shù)量有望在2010年年末增至40個(gè)。
8.動(dòng)能水力發(fā)電
傳統(tǒng)的水力發(fā)電需要建大壩,而建造水壩往往是一項(xiàng)規(guī)模龐大的工程學(xué)項(xiàng)目,將改變當(dāng)?shù)氐牡孛埠蜕鷳B(tài)系統(tǒng)。動(dòng)能水力發(fā)電是一個(gè)對(duì)環(huán)境影響較小的解決之道,利用河流與潮汐的自然流動(dòng)驅(qū)動(dòng)水下渦輪發(fā)電。自2006年以來(lái),美國(guó)Verdant Power公司便一直在紐約的東河(位于羅斯福島東部)測(cè)試6個(gè)水下渦輪,以證明這項(xiàng)技術(shù)擁有發(fā)展?jié)摿?。這家公司希望在2010年獲得批準(zhǔn),在東河部署30個(gè)大型水下渦輪,為美國(guó)電網(wǎng)輸送1兆瓦特電力。全球其他類似項(xiàng)目也將在不久后完成測(cè)試并開(kāi)始投入全面運(yùn)轉(zhuǎn),其中包括在世界上潮差最大的加拿大芬迪灣安裝的3個(gè)水下渦輪。
9.納米紗線
自1991年問(wèn)世以來(lái),人們便一直用“偉大”二字形容碳納米管。碳納米管之所以擁有吸引力應(yīng)歸功于它們的強(qiáng)度(可達(dá)到鋼鐵的100倍)和出色的導(dǎo)熱導(dǎo)電性能。但直到現(xiàn)在,我們?nèi)詻](méi)有大批量生產(chǎn)碳納米管的能力。所幸的是,事情正發(fā)生改變。美國(guó)新罕布什爾州Nanocomp科技公司正將納米管織成紗線并在商業(yè)上得到應(yīng)用。最近,這家公司將長(zhǎng)度超過(guò)6英里(約合10公里)的納米紗線交付給一家大型航空公司。2009年春季,納米紗線進(jìn)行了一次成功的防彈測(cè)試,令五角大樓興奮不已。由于比凱夫拉爾纖維(纖維B)更輕更細(xì),納米紗線可用于制造下一代防彈衣。
10.超級(jí)電容
發(fā)展電動(dòng)汽車面臨的最大挑戰(zhàn)就是如何儲(chǔ)存能量。電池性能雖然大幅度提高,但價(jià)格仍較為昂貴,充電速度也較慢同時(shí)使用壽命較短。超級(jí)電容可能成為一種解決之道,雖然所含電量不及電池(至少當(dāng)前的超級(jí)電容技術(shù)如此),但它們沒(méi)有與電池一樣的任何缺陷。也就是說(shuō),超級(jí)電容壽命更長(zhǎng),沒(méi)有化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的污染和電池記憶問(wèn)題,同時(shí)還具有更大的耐用性。
多年來(lái),研究人員就一心要讓汽車超級(jí)電容技術(shù)趨于完美。目前,美國(guó)麻省理工學(xué)院正在研究基于納米管的超級(jí)電容,阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室則在探索采用電池-超級(jí)電容混合動(dòng)力的可行性。相比之下,德克薩斯州公司EEStor在這條道路上的步伐邁得更快一些。這家公司在4月宣布其鈦酸鋇設(shè)計(jì)已經(jīng)通過(guò)關(guān)鍵測(cè)試。雖然EEStor宣布的消息引發(fā)質(zhì)疑,但他們的合作伙伴、加拿大ZENN汽車公司已開(kāi)始展開(kāi)宣傳大戰(zhàn),宣稱超級(jí)電容動(dòng)力汽車將于2010年問(wèn)世。
評(píng)論