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第10版:科技服务·科普
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江北区科协开展科普共建项目验收工作
从大自然中开发“黑科技”
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2021 年 01 月 26 日 星期 放大 缩小 默认  
科普中国

从大自然中开发“黑科技”

  大自然给人类带来许多灵感,比如通过观察萤火虫,人们发明了冷光灯;通过蝙蝠的回声定位,人们发明了雷达;还有游泳运动员的鲨鱼皮泳衣就是仿照鲨鱼皮肤来制造的。但随着科学技术的进一步发展,人们已不再停留于模仿的层面,而是通过与大自然合作的方式,解决人类当前遇到的各种问题。

  菠菜爆炸探测器

  植物一直是非常厉害的“化学家”,它们大多数在土壤中拥有广泛的根系,不断吸收地下水,并将水分输送到每一张叶片中,这时的叶片也有了水分的各项信息。

  来自美国麻省理工学院的研究团队就利用这一点,在菠菜的叶子里植入一种碳纳米管,当叶子通过地下水或空气吸入微量爆炸物质时,纳米管就会发射出荧光信号。一台对准叶子的小型红外摄像机便可捕捉到这一信号,并将其传递到相连的电脑系统上,系统会自动发送一封电子邮件进行提醒。菠菜爆炸探测器已经开发完成,研究团队正努力将这一技术商业化。

  山羊灾难探测员

  在发生自然灾害时,许多动物如大象、狗、蚂蚁等都表现出十分怪异的举动。动物学家马丁·威克尔斯基认为,动物可能具有感知即将发生的灾难的能力。他和团队去到意大利埃特纳火山附近,寻找是否有动物能够预测火山爆发。

  当地人向他们推荐了山羊,于是威克尔斯基为附近农场中饲养的17只山羊佩戴了项圈,记录它们的位置和行为变化。2012年1月4日,他们观测到山羊的一些数据急速飙升,过了6个小时,火山果然产生一次不小的喷发。在接下来两年的研究中,他们依靠这些山羊记录了共27次火山爆发。

  海洋生物荧光灯

  如今城市一到晚上就灯火通明,但过量的光线给人们带来了不小的伤害,比如频繁的闪光会造成人眼视网膜的损伤,影响视力。法国设计师桑德拉·雷伊决心利用海洋生物发光,制造出“活灯”,这样不用电就能发出令人舒适的光晕,还能减少二氧化碳的排放。

  她与技术人员将夏威夷短尾乌贼体内的发光基因提取出来,然后植入大肠杆菌的基因中,对这些细菌进行喂养,制出可以持续发光6天的荧光灯系统。这个荧光灯可以捏成任意形状,如果你想点亮商店的橱窗,在上面贴一张荧光灯做成的窗纸就行了。

  蛞蝓黏液黑科技

  蛞蝓,俗名鼻涕虫,为了能够从捕食者那里逃脱,蛞蝓修炼了一种“神通”——受到威胁时会分泌一种特殊的黏液。这种黏液会让蛞蝓牢牢附着在物体表面,如此捕食者就很难把它抓起来了。来自哈佛大学的研究者们就是利用了蛞蝓黏液的特点而制备出了一种新型双层水凝胶。

  在蛞蝓分泌的黏液中,科学家发现了显著增强蛞蝓和爬行表面之间粘合作用的蛋白质。一方面,带正电的蛋白质与带负电的表面可以形成静电吸附,另一方面,蛋白质与表面可以形成共价键。而基体材料则是一种水凝胶材料,其微观结构是海藻酸盐和聚丙烯酰胺交织网络结构。这种结构可以让基体材料在拉伸时吸收大量能量,外力撤除时又可以回复。

  研究团队设计了双层结构新材料,一层基体材料,一层粘性表面。粘性表面是通过静电相互作用、共价键的物理相互作用来附着在表面。基体材料则依靠迟滞快速消散能量。一个粘得住,一个扯不断,完美结合。

  蜜蜂农田监测员

  现代的农业不像传统农业“靠天吃饭”,许多国家开始使用携带传感器的无人机,自动采集农田周围的温度、湿度、光照等数据,让人们能快速了解土地是否“口渴”等情况。然而无人机需要频繁充电,并且难以应对复杂多变的风向。

  一些昆虫早已进化出应对各种复杂情境的飞行方式,并且能自己给自己供能,于是美国华盛顿大学的工程师们研究出了一种装备小背包,用来安在熊蜂身上。这个小背包仅重0.1克,有传感器、位置追踪器和电池,传感器可以测量温度和湿度,当熊蜂飞回蜂巢时,数据会自动上传系统,电池则可以进行无线充电。

  (本报综合)

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