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科技短波

2020-08-14

发明与创新·大科技 2020年7期
关键词:研究

10 907米!我国潜水器下潜深度创下新纪录

由中科院沈阳自动化研究所主持研制的“海斗一号”全海深自主遥控潜水器在马里亚纳海沟实现4次万米下潜,最深下潜深度10 907米,刷新了我国潜水器最大下潜深度纪录。“海斗一号”在高精度深度探测、机械手作业、近海底工作时间、声学探测与定位、声学通信作用距离及高清视频传输等方面,创造了我国潜水器领域多项第一。

作为集探测与作业于一体的万米深潜装备,“海斗一号”在国内首次利用全海深高精度声学定位技术和机载多传感器信息融合方法,完成了对“挑战者深渊”最深区域的巡航探测与高精度深度测量,获取了宝贵数据。

小鼠背上长出3D打印“人耳”

近日,《科学进展》刊登了四川大学苟马玲团队的最新研究,证明可以在体内对身体部位进行3D打印。

3D打印技术越来越多地被用于定制人体的新部位,但必须在体外打印后通过手术植入體内,这会带来感染风险。而苟马玲团队利用3D打印技术,在不需要手术的情况下让小鼠背上长出人类的耳朵。他们将一种由水凝胶颗粒和软骨细胞组成的“生物墨水”注射到小鼠背部后,用近红外光在墨水上投射出耳朵形状。光使水凝胶颗粒粘在一起形成耳状结构。

在接下来的一个月里,软骨细胞在水凝胶结构的周围生长,最终形成类似于人耳的软骨结构。同时,小鼠身上未有明显炎症或其他副作用。

世界最薄单分子电子器件

厚度约为头发丝的1/60 000

近日,厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室洪文晶教授研究团队与英国兰卡斯特大学柯林·兰伯特院士团队合作,在室温下制备出迄今为止世界上最薄的、厚度约为头发丝直径1/60 000的单分子电子器件。

厦门大学研究团队通过精确调控两片单层石墨烯电极间距,将单个平面有机分子连接在两片单层石墨烯电极之间,构筑了导电通道长度仅为单原子层厚度的超薄单分子电子器件。此外,他们还发现,通过对分子微小结构的精细调节,可以显著提升该电子器件的电子输运能力。

海洋一号D卫星发射成功

6月11日2时31分,海洋一号D卫星搭乘长征二号丙运载火箭,在太原卫星发射中心成功发射。海洋一号D卫星是我国海洋水色系列卫星的第四颗卫星,属于我国民用空间基础设施规划海洋业务卫星。

海洋一号D卫星将和当前服役中的海洋一号C卫星组成我国首个海洋民用业务卫星星座。海洋一号D卫星与海洋一号C卫星成功组网后,将实现双星上、下午组网观测,每天可获取两幅全球海洋水色、植被指数遥感图和四次海面温度产品,大幅提高对全球海洋水色、海岸带资源与生态环境的有效观测能力,使我国在海洋水色遥感领域跻身国际前列。

武大研制可精准控制迷你软体机器人

这是个长为2厘米、质量为0.3克、身段柔软灵活的小玩意,能指哪去哪儿、上下陡坡、负载重物、适应各类表面、不惧高温严寒……近日,武汉大学动力与机械学院、工业科学研究院教授薛龙建课题组研制出一种可精准控制方向和速度、综合性能极佳的迷你软体机器人Geca-Robot。

Geca-Robot具有良好的表面适应性和负载能力,而且可以被从紫外到红外全波段的光远程控制,很适合在废墟狭缝、生物体内完成各种复杂作业。

超级电子皮肤可自愈

日前,天津大学张雷、杨静团队成功研发出“全天候自愈合材料”,性能达到国际领先水平,能在严寒、深海与强酸碱等极限条件下快速自愈合,有望成为机器人、深海探测器与极端条件下各类高科技设备的“超级电子皮肤”。

自愈合材料采用先进超分子技术合成,它可以不借助外界能源,模仿人类皮肤组织自我修复,显著提高材料的使用寿命与安全性。但现有自愈合材料在极限条件下表现不佳,亟待攻克相关技术瓶颈。

对此,张雷、杨静团队利用不同性质的亲水基团与双硫基团,成功合成了可在多种极端条件下快速自愈合的弹性体材料。实验结果显示,这种新型自愈合材料在室温下可实现10分钟内快速愈合,愈合后可承受超过自身重量500倍的重物。它在零下40摄氏度低温、过冷高浓度盐水下,甚至在强酸强碱性环境中,均表现出高效自愈合性能。

时速600公里高速磁浮试验样车成功试跑

由中车青岛四方公司承担研制的时速600公里高速磁浮试验样车6月21日在上海同济大学磁浮试验线上成功试跑。这标志着我国高速磁浮交通系统研发取得重要突破。

试验样车首次进行了系统联合调试,开展了多种工况下的动态运行试验,包括不同轨道梁以及道岔、小曲线、坡道、分区切换等,完成七大项200多个试验项点,对悬浮导向、测速定位、车轨耦合、地面牵引、车地通信等关键性能进行了全面测试。

研究发现最早寄生现象

近日,《自然·通讯》发表了西北大学地质系早期生命研究所张志飞课题组在地球早期动物生态系统研究中的新进展。他们对大量原位生活的舌形贝型腕足动物进行研究,首次揭示出地球生物演化史上最早的动物寄生现象,同时发现该种寄生现象属于在当今自然界已经消失的专性寄生现象。

张志飞课题组在滇东地区发现了大量的舌形贝型腕足动物(乌龙箐新圆货贝),这些化石代表着5.12亿年前原位生活的腕足动物群落。张志飞说,在腕足动物纤毛环滤食过程中,管状生物通过截获水流中携带的有限颗粒状有机质获取营养,属于偷窃寄生生物。

研究发现,这种管状生物只附着在乌龙箐新圆货贝这一种腕足动物壳体上,其他的同期腕足动物以及其他动物均未被寄生。张志飞说,当今自然界中并未发现这种专性寄生现象。

第55届全球超算TOP500榜单线上发布

6月22日,线上举办的国际超算大会发布第55届全球超算TOP500榜单。与2019年11月发布的榜单相比,本届全球超算TOP500榜单前10位发生了较大变化:日本超算“富岳”取代美国超算“顶峰”成为榜首,中国超算“神威·太湖之光”和“天河二号”排名第四、第五。

在本届TOP500榜单上,中国超算仍占据数量优势:中国(不含港台上榜)上榜226台系统,占总上榜数的45.2%;其次是美国,114台;日本排在第三位,上榜30台。

最初的恐龙蛋可能是软壳的

《自然》杂志6月17日发表的两项古生物学研究为软壳蛋演化提供了确凿证据。其中一项研究认为,最初的恐龙所产的蛋可能是软壳蛋,这与一般的流行观点——恐龙产的是硬壳蛋相左;另一项研究描述了一个来自南极的大号软壳蛋,这也是迄今在南极洲发现的第一个化石蛋。

美国自然历史博物馆的科学家们研究了原角龙和鼠龙的含胚胎化石蛋,发现它们都是软壳的。研究人员认为,钙化硬壳蛋在恐龙中至少独立演化了3次,而且可能从一系列原始软壳型发展而来。

美国得克萨斯大学奥斯汀分校研究團队则在另一项研究中描述了一个近乎完整的足球大小的软壳蛋,它来自大约6600万年前南极洲的白垩纪沉积物。瑞典隆德大学和乌普萨拉大学的科学家提出了一种解释:它是一种恐龙产的,依据是这个蛋的估算重量接近于鸟类和非鸟恐龙已知最大的蛋的重量,而且后面两类都在南极洲留下了化石。

“人造太阳”安装首个主部件

据《科学》报道,耗资250亿美元的国际热核聚变实验堆(ITER)项目在5月底迎来了重要里程碑时刻,施工人员开始安装反应堆托卡马克的首个主要部件。该项目旨在建造世界上最大的核聚变反应堆,模拟太阳发光发热的核聚变过程。

约200名施工人员耗时两天,将杜瓦底座置入位于法国卡达拉什附近的托卡马克基坑内。杜瓦底座面积比一个棒球场大,重量相当于一棵巨大的红杉树,是托卡马克最大最重的组件。

ITER俗称“人造太阳”,它在20世纪80年代被提出,2007年作为一项国际大科学工程计划在法国启动,联合中国、欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国七方共同参与建造。

人类专属的“聪明基因”首次被确认

德国科学家团队近日首次确认了人类特有的“聪明基因”,它被视为在进化过程中使人类与其他灵长类区分的重要机制。

德国马克斯普朗克分子细胞生物学与遗传学研究所的韦兰德·B.亨特教授及其团队利用非人灵长类绒猴模型展开了相关研究,这是第一次在非人灵长类动物身上发现“ARHGAP11B”基因可以引起新皮质的扩张,研究团队因此首次确认了“ARHGAP11B”作为一种“聪明基因”,能提高灵长类新皮质体积的增长以及脑回结构的形成——这是人类在进化学上比其他灵长类更聪明的关键部分。

超级透镜可将光压缩到纳米级

俄罗斯和丹麦的科学家首次在实验中观察到等离激元纳米颗粒现象。这一现象能使光聚集到纳米级范围内,同时,在理论上可规避传统聚光镜的一大基本局限——衍射极限问题。利用超级透镜对光波进行压缩,可以研发速度超过电子设备的更小型信息载体设备。

科研人员研发出一种超级透镜,它能将光转化成初始辐射长度60%的特殊电磁波的形式,并能克服衍射极限问题。研究人员制成的集约型金属透镜是一块长宽5微米、厚度为0.25微米的方形电介质。透镜安置在厚0.1微米金膜上,而在金膜的反面镶嵌光栅。

科学家研发出“可食用”机器人

奥地利林茨约翰·开普勒大学的研究团队利用安全、可食用的成分研发了一种生物凝胶,其中包含可以被人体完全降解的明胶、阻止细菌生长的柠檬酸以及柔软且防止脱水的甘油。

研究人员用这种凝胶制作了一个模仿大象鼻子的机器人,它能承受超过33万次不间断的循环运动,而且不会干燥或破裂。通过给机器人增加一个压力传感器,他们让机器人的“象鼻子”可以抓取物品,以此实现反馈和控制。

研究人员表示,因为明胶是可食用的,所以这种生物凝胶还可以用来给动物喂药,比如制作一个伪装成猎物或食物的机器人。

肥皂泡也能为花朵授粉

肥皂泡能通过将花粉粒送到目标花朵上,帮助梨树授粉,这表明这种异想天开的技术可以成功为结实作物授粉。这项日本科学家的新研究表明,肥皂泡可能是机器人授粉技术的一种低技术含量的补充。

研究者将功能性肥皂泡装在一个自主的、由GPS控制的无人机上,并从2米的高度将肥皂泡对准目标。结果显示,这台机器在以每秒两米的速度移动时,击中目标的成功率达90%。与其他类型的远程授粉相比,功能性肥皂泡具有创新潜力和独特的性质,例如能有效、方便地将花粉粒输送到目标花朵,并具有很高的灵活性,能避免破坏花朵。

迄今最小马达仅由16个原子组成

据物理学家组织网6月16日报道,来自瑞士的科学家开发出世界上最小的分子马达,它由16个原子组成,并且可在同一个方向稳定旋转,有望将能量收集推升至原子级。此外,该马达恰好在经典运动与量子隧穿间的边界移动,也可以供科学家研究量子隧穿过程及其中能量耗散的原因。

新分子马达由一个定子(固定部分)和一个转子(运动部分)组成,转子在定子表面旋转,可以占据6个不同的位置。研究人员称,这一迄今最小分子马达为分子科学家开发了探索微观世界的工具。

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