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日前,瑞士制造的世界最大太阳能飞机——“太阳驱动”经过26小时空中昼夜不间断飞行成功降落在瑞士帕耶那军用机场。这是世界上首次利用太阳能动力而进行的昼夜试飞。
太阳能飞机由瑞士探险家安德烈·博尔施博格驾驶离开地面,飞行高度达到8700米,在阳光不足时飞机开始滑翔逐步降至海拔1500米处,并利用白天储备的太阳能量继续飞行。“在飞行过程中,我看到蓄电池电量持续上升,产生的电力超过飞机耗电量。”安全降落后驾驶员走出机舱谈论飞行感受,“在40年驾龄中,此次飞行非同寻常;26小时昼夜飞行,无燃料无排放,难以想象。”
“太阳驱动”飞机翼展为63.4米,重量仅为1600公斤,机翼上装有1.2万块薄度为150毫米的多晶硅光伏太阳能电池板,总面积达200平方米;4块重量均为100公斤的蓄电池分别安置在4个功率为10马力的电动机下方;为了减轻机体重量,机翼采用超轻碳纤维材料。
“太阳驱动”飞机曾于2010年4月成功试飞。原定于7月1日进行的首次昼夜飞行也因飞机导航部位发生故障而推迟。据了解,该项目下步试飞目标是实现36小时连续飞行。
微型心电检测仪:一米外可听到心跳
英国萨塞克斯大学创新中心的研究人员目前开发出了一种微型心电检测仪,在一米外就可探测到人体心脏的跳动。除此之外,该检测仪还可以在距离颅骨3毫米的范围内进行脑电图检测。
研究人员希望这种被称为“电子电位传感器”的设备能应用于家庭远程医疗保健,这样即便在没有医务人员在场的情况下人们也能自主进行身体指标检测。目前的医疗检测都需要身体接触。要听到患者的心跳,就得使用听诊器;要进一步了解其心电活动情况就必须使用心电图(ECG),而这需要至少动用一名训练有素的医护人员,用一种特殊的导电胶水在患者身体贴上12个电极,有时为了保证信号的强度,还必须刮掉一部分体毛。在脑电图(EEG)测试中也大致如此,医护人员必须在患者头皮上贴上大量电极。
新型的电子电位传感器或许会让这一切成为历史。这个如硬币般大小的探测器能探测到人体电场中极为细小的变化。在经过其内部的放大电路放大后,相关数据可以通过电话线或者因特网直接传送给远方的医护人员。
由于人体心跳能引起足够大的电场变化,如只需简单的心跳频率数据,将传感器放在旁边的沙发或者茶几上即可;如需详细的心电图或者脑电图,被测试者可将该传感器握在手中或者放在头部附近。莱恩说:“你甚至可以把它放在护腕或者表带里,用它来代替目前医疗机构中所广泛使用的心率检测仪。”
据介绍,该设备目前正由英国Pas-sivSystems公司在老年人群中进行试用,研究人员还在设法增加该设备的检测范围。而除了医疗上的应用外,该设备在金属材料、陶瓷裂缝检测、大坝以及桥梁探伤等领域也有广泛的应用前景。
大学生发明便捷式人体运动发电系统
“动了,动了,终于有电生成了”。当看到万能表的指针来回摆动时,在场的学生无不兴奋地鼓起掌来。近日,扬州大学能源与动力工程学院的师生们发明了一款能够将人体运动产生的动能转换为电能并能随身携带的发电系统。
人体内储存着巨大的能量。据统计,一个成年人脂肪中储有的能量相当于一个一吨重的蓄电池的蓄能。实际上,人体运动产生的许多能量是可以被利用的。根据这一现象,扬大师生利用一个多月的时间研发出了一款能够收集人体运动产生的能量以供手机、MP3等发各使用的发电系统。
该系统利用简单的电磁感应和压电陶瓷装置,通过人体运动带动磁体切割磁力线等原理产生电能。“只要有运动,就会有电能产生。”负责这次研发的吕同学解释说,“该系统不仅适用于人体,理论上,一切运动的物体都可作为其载体。”
“与国内外其他同类产品相比,例如加拿大科学家发明的类似于‘走路发电机’的装置,这种发电系统具有造价低、重量轻的特点。”指导老师齐蹲士说,“适当提高其运作效率,该系统的市场前景应该会很广阔。”
具有应用价值的人工角膜内皮研制成功
在中国海洋大学一间动物实验室里,一只黑白两色的家猫眼睛清澈透明,警惕地观察看周围的一举一动,虽然看上去与平常的家猫没有什么两样,但它却是世界上少数几只接受过角膜内皮移植的动物,而这在人体上还未发生过。
中国海洋大学研究人员在历经9年时间后终于研制成功具有应用价值的人工角膜内皮,近期将投入临床试验,并有望在三至五年内研制出完整人工角膜,为世界上约6000万角膜病患者带来福音。
据世界卫生组织统计,全世界约有角膜盲患者6000万人,中国约有500万人。角膜移植是角膜盲患者复明的唯一希望,但由于捐献角膜数量的极其有限,全国每年能进行的角膜移植手术仅有3000例至4000例,不足全部角膜盲患者的千分之一。
中国海洋大学海洋生命学院副院长樊延俊介绍,角膜中具有细胞的结构共有三层,分别是角膜外皮,角膜基质和角膜内皮。目前,人工角膜在外皮重建技术上已经突破,国外角膜内皮目前虽然也已人工培养成功,但由于采用了转基因技术,因而具有潜在致瘤性,无法应用于临床。
樊廷俊所带领的课题组从2002年初开始致力于可医用的人工角膜内皮研制,并于2008年底开始在兔子、家猫和猕猴等动物身上进行角膜移植试验。“目前,人工角膜内皮移植后的新西兰兔,其角膜透明已维持了一年以上。”樊廷俊说。
如何在体外获得结构与功能正常的大量角膜种子细胞以及如何研制和筛选出生物相容性好的载体支架材料,一直是人工角膜研究的难点。中国海洋大学科研人员经过科研攻关,最后利用去上皮层修饰羊膜作为支架,在合适的温度与培养条件下培养角膜种子细胞,并在动物试验中获得成功。
教育部组织的专家认为,这项技术在国际上首次建立了非转染、无致瘤性的人角膜内皮细胞系,建议尽快开展临床前期试验研究,早日投入临床应用。
目前,中国海洋大学角膜组织工程重点实验室已为组织工程人角膜内皮的产业化生产做好了准备,并已成功重建出人工角膜上皮,计划于三年至五年内造出完整人工角膜并完成动物移植实验。
我国首台激光动态弯沉测量车问世
随着我国大规模的道路建设,道路维护监测工作量越来越大,市场呼唤快速、高效、准确的弯沉测量新技术装备。前不久,采用自主知识产权生产的我国首台激光动态弯沉测量车在武汉诞生,为我国公路的竣工验收、养护管理和路况评价提供了有力武器。
弯沉是反映路面结构性能的重要指标,路面弯沉的检测是评价路面承载力的基础,对于工程质量的控制和检验至关重要。一直以来,传统的公路弯沉测量设备不仅测速慢、效率低,还干扰公路上车辆的正常通行,检测结果的利学性、准确性也难保证,特别是检测设备和工作人员安全得不 到保障。而国外的同类设备去年刚刚投入应用,购置费用和维护费用极其高昂。
武大卓越科技公司与武汉龙安集团合作,创造性地运用多层弹性体理论、激光测量技术、空间定位技术、惯性测量技术及数字化信号处理技术,经过1年多潜心研究与攻关,成功攻克了道路快速弯沉检测的核心技术。这一技术利用激光多普勒测速原理,由安装在载荷车辆上的多个激光多普勒传感器同步测出不同测点的弯沉变形速度,再通过弹性力学的数学模型,反演出相应测点的动态弯沉值。在满足正常交通状态下,测试速度达到了15-80km/h。与传统的弯沉测量设备相比,效率提高30多倍,而且测量时不影响正常交通。
专家称,该测量车的问世,填补了国内道路快速弯沉检测空白,使我国公路检测仪器研发和道路养护跻身世界先进水平。
丹麦首座被动式正能量屋可“生产”能量
丹麦第一座被动式正能量建筑日前举行了落成典礼,丹麦气候能源部长吕克·弗里斯出席仪式并剪彩。
这座节能屋坐落在距离丹麦首都哥本哈根市区西北30公里外的斯坦洛埃斯区。这里是欧洲最大的低能耗区域,当它完全建成后,将会有750座这样的节能屋。
之所以称之为被动武正能量屋是因为它不仅仅是一个能降低能源使用量的被动式节能建筑,还因为其产生能量大于消耗能量的独特之处,这不但免去了高额电费、暖气费的烦恼,剩余的电能还能传输回国家电网。
从外观上看,被动式正能量屋跟普通的居民住宅并没有区别。被动式正能量屋最主要的能量来源是阳光。坐北朝南的设计保证了充足的阳光摄取,而良好的隔热系统更是建筑的核心。通常情况下,建筑墙壁所采用的隔层为200毫米至300毫米,而被动式正能量屋的屋顶和外墙都采用厚达500毫米的隔层,以最大限度减少热量损失。降低取暖能耗。窗户则采用一种新型“超低能量窗”。外层摆脱了传统的木质或铝质框架,而是使用6毫米厚的钢化玻璃。
纵观整个能量屋,大型落地窗的设计保证了室内良好的采光效果。唯独北面的墙体没有任何窗户。设计者解释说,“这是从采光和气密性综合考量所做的选择”。通过屋顶覆盖的太阳能电池板给供暖、照明、电器、热水提供电力,其产生的能量80%用于冬季取暖和电器使用,而剩余的20%就足以满足夏天的需求。
被动式节能概念在欧美已得到广泛推广。它致力于在尽量降低人工能源使用的基础上,降低供暖制冷等的能耗,但被动式节能屋超低的能耗还不能完全满足用户的需求,而被动式正能量屋则更进了一步,它不仅保证了低能耗,而且还可额外“生产”能量。
我国成功研制首台微创外科手术机器人
国内首台微创外科手术机器人“妙手A”(McroHand A)系统,近日通过了天津市科委主持的成果鉴定。这是国内首次研制成功具有自主知识产权的微创外科手术机器人,打破了国外同类产品的技术垄断,填补国内空白,达到国际领先水平。
“妙手A”系统是由天津大学、南开大学和天津医科大学总医院联合研制,是国家363计划和国家杰出青年科学基金重点支持项目。该系统主要用于腹腔微创手术,拥有多项技术创新和发明。如首次设计完成四自由度小型手术工具,可适应微创手术需求,并可完成复杂的缝合打结运动操作:采用多自由度丝传动技术,实现主、从操作手本体轻量化设计:基于异构空间映射模型,实现主、从遥操作控制:设计机器人系统与人体软组织变形仿真环境,实现主、从操作虚拟力反馈与手术规划:采用双路平面正交偏振影像分光法,研制成功微创外科手术机器人三维立体视觉系统。该系统已申请发明专利10项,其中已授权专利4项;在国际国内学术刊物发表论文10余篇。
据介绍,目前国内引进一台类似的机器人手术系统约需2000万元人民币,手术耗材等也十分昂贵。我国自主研发的“妙手A”系统未来推向市场后,将有助于降低同类产品的价格与维护成本。
鉴定委员会主任委员、中国科学院院士、华中科技大学熊有伦教授等认为。该系统与常规开放手术相比,在治疗效果、减轻痛苦、恢复周期、医疗成本等方面具有明显优势。该系统在创新程度上已超过国外同类产品,技术辐射能力强,市场推广前景广。
千年冰川细菌或助人类活到140岁
据国外媒体报道,科学家在冰川中发现了冻结数千年的细菌,它们可能有助于人类活到140岁。
解冻自冰河世纪冻结的F杆菌之后,研究人员让老鼠和苍蝇的寿命成功延长一倍。这种细菌是检测冰川的研究人员在西伯利亚的雅库特北部地区马蒙托瓦山附近区域发现的,它们冻结在冰川中,科学家把从中提取的成分先对苍蝇后对老鼠进行了试验,结果把老鼠和苍蝇的寿命成功延长了一倍。他们相信使用同样的治疗方法能延长人类寿命,人们可能有望活到100岁到140岁。
负责调查的科学家安纳托利亚·布鲁斯科瓦表示,把从F杆菌的提取物注入老鼠和苍蝇体内的结果令他们惊讶。他说:“这还只是初期结果,不过如果这种细菌对老鼠与果蝇有效的话,那么就没有理由不适用于其它动物了。”
该研究所的发言人纳德扎达·米洛诺瓦说:“我们还让一组老鼠作为控制组,它们的平均期望寿命是589天。把细菌提取物注射到老鼠的肌肉中后,它们的寿命平均延长308天,而控制组的老鼠约在一年前就已死去。那些注入细菌提取物的老鼠的平均寿命为906天。”
虽然给果蝇注射不可能,但是可以给它们的食品中添加细菌提取物。他们注意到,果蝇变得似乎更健康更强壮也更活跃,科学家观察到这些苍蝇的肌肉活性增加了。布鲁斯科瓦博士说:“我们的下一步工作是解决我们如何开发这种提取物进行临床试验。我们希望知道,如何能够找到一种方法,最终对这种细菌进行测试开发药物。”
韩首次用石墨烯成功制得柔性透明触摸屏
目前,韩国研究人员首次制造出了由多层石墨烯和玻璃纤维聚酯片基底组成的柔性透明显示屏。
厚度仅为一个原子的石墨烯拥有超凡的坚硬度、柔韧度、透明度和导电性,可以广泛应用于触摸屏和太阳能电池的制造中。阻碍石墨烯技术快速发展的壁垒则是制造出大尺寸的单层石墨烯。
韩国三星公司和成均馆大学的研究人员在一个63厘米宽的柔性透明玻璃纤维聚酯板上,制造出了一块电视机大小的纯石墨烯。他们表示,这是迄今为止“块头”最大的石墨烯块。随后,他们用该石墨烯块制造出了一块柔性触摸屏。
去年,美国得克萨斯大学奥斯丁分校的纳米工程学教授罗德尼·劳夫研究团队指出,可利用铜箔进行大面积石墨烯的制造。研究团队表示,碳在铜中的可溶性非常低,同时,其在多晶铜机制上可以达到大的结晶尺寸的能力。
在这项研究的基础上,韩国成均馆大学洪秉熙教授提出了自己的设计思路,他表示,碳在1000摄氏度时会蒸发,因此单个的碳原子可以大尺寸石墨烯制造技术获得突破,一个接一个地排列在几厘米宽的铜箔上,使用一种柔性基座即可制造出大块的石墨烯。
洪教授的方法是,让一块铜箔盘绕在一个圆柱体上,并将其放置在特制的炉子中。碳原子携带着被加热了的氢原子和甲烷流,遇到铜片后便在其上“安营扎寨”而成为一个统一的单层。然后,该铜箔“脱离”圆柱体,石墨烯被迁移到玻璃纤维聚酯板上,最后再将银电极印刷到该石墨烯块上。当该石墨烯同计算机中的控制软件相连通时,它就能被用作触摸屏。
在弯曲的玻璃纤维聚酯板上制造出石墨烯,是制造出更加坚硬、廉价以及更加柔韧的透明电子器件的第一步。研究人员表示。从理论上来讲,人们可以卷起iPhone手机,然后像铅笔一样将其别在耳后。洪教授表示,这种方法还可用以制造基于石墨烯的太阳能电池、触摸屏及平板显示器。不过,他也承认,现在就说商业化和大规模创造还为时过早。
世界首个新型空气燃料电泡问世
世界上第一个新型空气燃料电池目前在英国揭开神秘面纱,这种电池的储电能力是传统电池的10倍。
科学家表示,如今,革命性“STAIR”(即“圣安德鲁斯空气”的英文首字母缩写)燃料电池为新一代的电动汽车、笔记本电脑和手机的推广使用铺平了道路。新型电池使用传统方式充电,不过,在充电或“放电”时,电池里一个网孔状敞开部分会吸入周围空气中的氧气。
吸入的氧气与电池里的多孔状碳质元件发生反应,产生更多的能量,这样一来,在电池放电过程中,可以帮助不断给电池“充电”。“STAIR”电池利用多孔碳和从空气中吸收的氧气替代传统的化学构成——锂钴氧化物,所以,重量比当前使用的电池更轻。
另外,在使用新型电池时,空气的流动还有助于给电池再次充电,它具有比相同大小电池更大的储电能力,而释放能量的持续时间又是它们的10倍。英国圣安德鲁斯大学化学系教授彼得·布鲁斯表示:“‘STAIR’电池的益处是体积小、重量轻,所以运输起来更为方便。对于开发电动汽车的公司来说,电池的大小非常关键,因为他们希望尽量降低电池的重量。电池的储存容量在开发绿色能源时也是一个非常重要的因素。由于风能和太阳能时断时续,因此你需要将电随时储存起来。”
太阳能飞机由瑞士探险家安德烈·博尔施博格驾驶离开地面,飞行高度达到8700米,在阳光不足时飞机开始滑翔逐步降至海拔1500米处,并利用白天储备的太阳能量继续飞行。“在飞行过程中,我看到蓄电池电量持续上升,产生的电力超过飞机耗电量。”安全降落后驾驶员走出机舱谈论飞行感受,“在40年驾龄中,此次飞行非同寻常;26小时昼夜飞行,无燃料无排放,难以想象。”
“太阳驱动”飞机翼展为63.4米,重量仅为1600公斤,机翼上装有1.2万块薄度为150毫米的多晶硅光伏太阳能电池板,总面积达200平方米;4块重量均为100公斤的蓄电池分别安置在4个功率为10马力的电动机下方;为了减轻机体重量,机翼采用超轻碳纤维材料。
“太阳驱动”飞机曾于2010年4月成功试飞。原定于7月1日进行的首次昼夜飞行也因飞机导航部位发生故障而推迟。据了解,该项目下步试飞目标是实现36小时连续飞行。
微型心电检测仪:一米外可听到心跳
英国萨塞克斯大学创新中心的研究人员目前开发出了一种微型心电检测仪,在一米外就可探测到人体心脏的跳动。除此之外,该检测仪还可以在距离颅骨3毫米的范围内进行脑电图检测。
研究人员希望这种被称为“电子电位传感器”的设备能应用于家庭远程医疗保健,这样即便在没有医务人员在场的情况下人们也能自主进行身体指标检测。目前的医疗检测都需要身体接触。要听到患者的心跳,就得使用听诊器;要进一步了解其心电活动情况就必须使用心电图(ECG),而这需要至少动用一名训练有素的医护人员,用一种特殊的导电胶水在患者身体贴上12个电极,有时为了保证信号的强度,还必须刮掉一部分体毛。在脑电图(EEG)测试中也大致如此,医护人员必须在患者头皮上贴上大量电极。
新型的电子电位传感器或许会让这一切成为历史。这个如硬币般大小的探测器能探测到人体电场中极为细小的变化。在经过其内部的放大电路放大后,相关数据可以通过电话线或者因特网直接传送给远方的医护人员。
由于人体心跳能引起足够大的电场变化,如只需简单的心跳频率数据,将传感器放在旁边的沙发或者茶几上即可;如需详细的心电图或者脑电图,被测试者可将该传感器握在手中或者放在头部附近。莱恩说:“你甚至可以把它放在护腕或者表带里,用它来代替目前医疗机构中所广泛使用的心率检测仪。”
据介绍,该设备目前正由英国Pas-sivSystems公司在老年人群中进行试用,研究人员还在设法增加该设备的检测范围。而除了医疗上的应用外,该设备在金属材料、陶瓷裂缝检测、大坝以及桥梁探伤等领域也有广泛的应用前景。
大学生发明便捷式人体运动发电系统
“动了,动了,终于有电生成了”。当看到万能表的指针来回摆动时,在场的学生无不兴奋地鼓起掌来。近日,扬州大学能源与动力工程学院的师生们发明了一款能够将人体运动产生的动能转换为电能并能随身携带的发电系统。
人体内储存着巨大的能量。据统计,一个成年人脂肪中储有的能量相当于一个一吨重的蓄电池的蓄能。实际上,人体运动产生的许多能量是可以被利用的。根据这一现象,扬大师生利用一个多月的时间研发出了一款能够收集人体运动产生的能量以供手机、MP3等发各使用的发电系统。
该系统利用简单的电磁感应和压电陶瓷装置,通过人体运动带动磁体切割磁力线等原理产生电能。“只要有运动,就会有电能产生。”负责这次研发的吕同学解释说,“该系统不仅适用于人体,理论上,一切运动的物体都可作为其载体。”
“与国内外其他同类产品相比,例如加拿大科学家发明的类似于‘走路发电机’的装置,这种发电系统具有造价低、重量轻的特点。”指导老师齐蹲士说,“适当提高其运作效率,该系统的市场前景应该会很广阔。”
具有应用价值的人工角膜内皮研制成功
在中国海洋大学一间动物实验室里,一只黑白两色的家猫眼睛清澈透明,警惕地观察看周围的一举一动,虽然看上去与平常的家猫没有什么两样,但它却是世界上少数几只接受过角膜内皮移植的动物,而这在人体上还未发生过。
中国海洋大学研究人员在历经9年时间后终于研制成功具有应用价值的人工角膜内皮,近期将投入临床试验,并有望在三至五年内研制出完整人工角膜,为世界上约6000万角膜病患者带来福音。
据世界卫生组织统计,全世界约有角膜盲患者6000万人,中国约有500万人。角膜移植是角膜盲患者复明的唯一希望,但由于捐献角膜数量的极其有限,全国每年能进行的角膜移植手术仅有3000例至4000例,不足全部角膜盲患者的千分之一。
中国海洋大学海洋生命学院副院长樊延俊介绍,角膜中具有细胞的结构共有三层,分别是角膜外皮,角膜基质和角膜内皮。目前,人工角膜在外皮重建技术上已经突破,国外角膜内皮目前虽然也已人工培养成功,但由于采用了转基因技术,因而具有潜在致瘤性,无法应用于临床。
樊廷俊所带领的课题组从2002年初开始致力于可医用的人工角膜内皮研制,并于2008年底开始在兔子、家猫和猕猴等动物身上进行角膜移植试验。“目前,人工角膜内皮移植后的新西兰兔,其角膜透明已维持了一年以上。”樊廷俊说。
如何在体外获得结构与功能正常的大量角膜种子细胞以及如何研制和筛选出生物相容性好的载体支架材料,一直是人工角膜研究的难点。中国海洋大学科研人员经过科研攻关,最后利用去上皮层修饰羊膜作为支架,在合适的温度与培养条件下培养角膜种子细胞,并在动物试验中获得成功。
教育部组织的专家认为,这项技术在国际上首次建立了非转染、无致瘤性的人角膜内皮细胞系,建议尽快开展临床前期试验研究,早日投入临床应用。
目前,中国海洋大学角膜组织工程重点实验室已为组织工程人角膜内皮的产业化生产做好了准备,并已成功重建出人工角膜上皮,计划于三年至五年内造出完整人工角膜并完成动物移植实验。
我国首台激光动态弯沉测量车问世
随着我国大规模的道路建设,道路维护监测工作量越来越大,市场呼唤快速、高效、准确的弯沉测量新技术装备。前不久,采用自主知识产权生产的我国首台激光动态弯沉测量车在武汉诞生,为我国公路的竣工验收、养护管理和路况评价提供了有力武器。
弯沉是反映路面结构性能的重要指标,路面弯沉的检测是评价路面承载力的基础,对于工程质量的控制和检验至关重要。一直以来,传统的公路弯沉测量设备不仅测速慢、效率低,还干扰公路上车辆的正常通行,检测结果的利学性、准确性也难保证,特别是检测设备和工作人员安全得不 到保障。而国外的同类设备去年刚刚投入应用,购置费用和维护费用极其高昂。
武大卓越科技公司与武汉龙安集团合作,创造性地运用多层弹性体理论、激光测量技术、空间定位技术、惯性测量技术及数字化信号处理技术,经过1年多潜心研究与攻关,成功攻克了道路快速弯沉检测的核心技术。这一技术利用激光多普勒测速原理,由安装在载荷车辆上的多个激光多普勒传感器同步测出不同测点的弯沉变形速度,再通过弹性力学的数学模型,反演出相应测点的动态弯沉值。在满足正常交通状态下,测试速度达到了15-80km/h。与传统的弯沉测量设备相比,效率提高30多倍,而且测量时不影响正常交通。
专家称,该测量车的问世,填补了国内道路快速弯沉检测空白,使我国公路检测仪器研发和道路养护跻身世界先进水平。
丹麦首座被动式正能量屋可“生产”能量
丹麦第一座被动式正能量建筑日前举行了落成典礼,丹麦气候能源部长吕克·弗里斯出席仪式并剪彩。
这座节能屋坐落在距离丹麦首都哥本哈根市区西北30公里外的斯坦洛埃斯区。这里是欧洲最大的低能耗区域,当它完全建成后,将会有750座这样的节能屋。
之所以称之为被动武正能量屋是因为它不仅仅是一个能降低能源使用量的被动式节能建筑,还因为其产生能量大于消耗能量的独特之处,这不但免去了高额电费、暖气费的烦恼,剩余的电能还能传输回国家电网。
从外观上看,被动式正能量屋跟普通的居民住宅并没有区别。被动式正能量屋最主要的能量来源是阳光。坐北朝南的设计保证了充足的阳光摄取,而良好的隔热系统更是建筑的核心。通常情况下,建筑墙壁所采用的隔层为200毫米至300毫米,而被动式正能量屋的屋顶和外墙都采用厚达500毫米的隔层,以最大限度减少热量损失。降低取暖能耗。窗户则采用一种新型“超低能量窗”。外层摆脱了传统的木质或铝质框架,而是使用6毫米厚的钢化玻璃。
纵观整个能量屋,大型落地窗的设计保证了室内良好的采光效果。唯独北面的墙体没有任何窗户。设计者解释说,“这是从采光和气密性综合考量所做的选择”。通过屋顶覆盖的太阳能电池板给供暖、照明、电器、热水提供电力,其产生的能量80%用于冬季取暖和电器使用,而剩余的20%就足以满足夏天的需求。
被动式节能概念在欧美已得到广泛推广。它致力于在尽量降低人工能源使用的基础上,降低供暖制冷等的能耗,但被动式节能屋超低的能耗还不能完全满足用户的需求,而被动式正能量屋则更进了一步,它不仅保证了低能耗,而且还可额外“生产”能量。
我国成功研制首台微创外科手术机器人
国内首台微创外科手术机器人“妙手A”(McroHand A)系统,近日通过了天津市科委主持的成果鉴定。这是国内首次研制成功具有自主知识产权的微创外科手术机器人,打破了国外同类产品的技术垄断,填补国内空白,达到国际领先水平。
“妙手A”系统是由天津大学、南开大学和天津医科大学总医院联合研制,是国家363计划和国家杰出青年科学基金重点支持项目。该系统主要用于腹腔微创手术,拥有多项技术创新和发明。如首次设计完成四自由度小型手术工具,可适应微创手术需求,并可完成复杂的缝合打结运动操作:采用多自由度丝传动技术,实现主、从操作手本体轻量化设计:基于异构空间映射模型,实现主、从遥操作控制:设计机器人系统与人体软组织变形仿真环境,实现主、从操作虚拟力反馈与手术规划:采用双路平面正交偏振影像分光法,研制成功微创外科手术机器人三维立体视觉系统。该系统已申请发明专利10项,其中已授权专利4项;在国际国内学术刊物发表论文10余篇。
据介绍,目前国内引进一台类似的机器人手术系统约需2000万元人民币,手术耗材等也十分昂贵。我国自主研发的“妙手A”系统未来推向市场后,将有助于降低同类产品的价格与维护成本。
鉴定委员会主任委员、中国科学院院士、华中科技大学熊有伦教授等认为。该系统与常规开放手术相比,在治疗效果、减轻痛苦、恢复周期、医疗成本等方面具有明显优势。该系统在创新程度上已超过国外同类产品,技术辐射能力强,市场推广前景广。
千年冰川细菌或助人类活到140岁
据国外媒体报道,科学家在冰川中发现了冻结数千年的细菌,它们可能有助于人类活到140岁。
解冻自冰河世纪冻结的F杆菌之后,研究人员让老鼠和苍蝇的寿命成功延长一倍。这种细菌是检测冰川的研究人员在西伯利亚的雅库特北部地区马蒙托瓦山附近区域发现的,它们冻结在冰川中,科学家把从中提取的成分先对苍蝇后对老鼠进行了试验,结果把老鼠和苍蝇的寿命成功延长了一倍。他们相信使用同样的治疗方法能延长人类寿命,人们可能有望活到100岁到140岁。
负责调查的科学家安纳托利亚·布鲁斯科瓦表示,把从F杆菌的提取物注入老鼠和苍蝇体内的结果令他们惊讶。他说:“这还只是初期结果,不过如果这种细菌对老鼠与果蝇有效的话,那么就没有理由不适用于其它动物了。”
该研究所的发言人纳德扎达·米洛诺瓦说:“我们还让一组老鼠作为控制组,它们的平均期望寿命是589天。把细菌提取物注射到老鼠的肌肉中后,它们的寿命平均延长308天,而控制组的老鼠约在一年前就已死去。那些注入细菌提取物的老鼠的平均寿命为906天。”
虽然给果蝇注射不可能,但是可以给它们的食品中添加细菌提取物。他们注意到,果蝇变得似乎更健康更强壮也更活跃,科学家观察到这些苍蝇的肌肉活性增加了。布鲁斯科瓦博士说:“我们的下一步工作是解决我们如何开发这种提取物进行临床试验。我们希望知道,如何能够找到一种方法,最终对这种细菌进行测试开发药物。”
韩首次用石墨烯成功制得柔性透明触摸屏
目前,韩国研究人员首次制造出了由多层石墨烯和玻璃纤维聚酯片基底组成的柔性透明显示屏。
厚度仅为一个原子的石墨烯拥有超凡的坚硬度、柔韧度、透明度和导电性,可以广泛应用于触摸屏和太阳能电池的制造中。阻碍石墨烯技术快速发展的壁垒则是制造出大尺寸的单层石墨烯。
韩国三星公司和成均馆大学的研究人员在一个63厘米宽的柔性透明玻璃纤维聚酯板上,制造出了一块电视机大小的纯石墨烯。他们表示,这是迄今为止“块头”最大的石墨烯块。随后,他们用该石墨烯块制造出了一块柔性触摸屏。
去年,美国得克萨斯大学奥斯丁分校的纳米工程学教授罗德尼·劳夫研究团队指出,可利用铜箔进行大面积石墨烯的制造。研究团队表示,碳在铜中的可溶性非常低,同时,其在多晶铜机制上可以达到大的结晶尺寸的能力。
在这项研究的基础上,韩国成均馆大学洪秉熙教授提出了自己的设计思路,他表示,碳在1000摄氏度时会蒸发,因此单个的碳原子可以大尺寸石墨烯制造技术获得突破,一个接一个地排列在几厘米宽的铜箔上,使用一种柔性基座即可制造出大块的石墨烯。
洪教授的方法是,让一块铜箔盘绕在一个圆柱体上,并将其放置在特制的炉子中。碳原子携带着被加热了的氢原子和甲烷流,遇到铜片后便在其上“安营扎寨”而成为一个统一的单层。然后,该铜箔“脱离”圆柱体,石墨烯被迁移到玻璃纤维聚酯板上,最后再将银电极印刷到该石墨烯块上。当该石墨烯同计算机中的控制软件相连通时,它就能被用作触摸屏。
在弯曲的玻璃纤维聚酯板上制造出石墨烯,是制造出更加坚硬、廉价以及更加柔韧的透明电子器件的第一步。研究人员表示。从理论上来讲,人们可以卷起iPhone手机,然后像铅笔一样将其别在耳后。洪教授表示,这种方法还可用以制造基于石墨烯的太阳能电池、触摸屏及平板显示器。不过,他也承认,现在就说商业化和大规模创造还为时过早。
世界首个新型空气燃料电泡问世
世界上第一个新型空气燃料电池目前在英国揭开神秘面纱,这种电池的储电能力是传统电池的10倍。
科学家表示,如今,革命性“STAIR”(即“圣安德鲁斯空气”的英文首字母缩写)燃料电池为新一代的电动汽车、笔记本电脑和手机的推广使用铺平了道路。新型电池使用传统方式充电,不过,在充电或“放电”时,电池里一个网孔状敞开部分会吸入周围空气中的氧气。
吸入的氧气与电池里的多孔状碳质元件发生反应,产生更多的能量,这样一来,在电池放电过程中,可以帮助不断给电池“充电”。“STAIR”电池利用多孔碳和从空气中吸收的氧气替代传统的化学构成——锂钴氧化物,所以,重量比当前使用的电池更轻。
另外,在使用新型电池时,空气的流动还有助于给电池再次充电,它具有比相同大小电池更大的储电能力,而释放能量的持续时间又是它们的10倍。英国圣安德鲁斯大学化学系教授彼得·布鲁斯表示:“‘STAIR’电池的益处是体积小、重量轻,所以运输起来更为方便。对于开发电动汽车的公司来说,电池的大小非常关键,因为他们希望尽量降低电池的重量。电池的储存容量在开发绿色能源时也是一个非常重要的因素。由于风能和太阳能时断时续,因此你需要将电随时储存起来。”