论文部分内容阅读
创新和创造是推进科技日新月异的核心动力,前者是经验的累积,是对事物对世界的重新认识;后者则是将这种创新转换成产品,真正造福人类。在即将迈入2015年之际外媒《时代》Time.com盘点了2014年最优秀的25项发明,让我们所生活的地球变得更加美好、更加智能,甚至某些产品让生活变得丰富多彩。
Mangalyaan——印度火星探测卫星
在印度语中“Mangalyaan”意为“火星飞船”。Mangalyaan火星轨道探测器是印度太空研究组织研发无人驾驶的轨道飞行器。在2014年9月24日成功进入火星轨道,成为亚洲第一个成功执行火星任务的国家,而整个科研经费仅为7400万美元,甚至要比《地心引力》的预算还要低。
Mangalyaan火星轨道探测器重1.35吨,携带先进的传感器,要测量火星大气,希望能探寻到甲烷的痕迹,这可能有助于证明火星上曾经存在某种原始生命。任务仅限于测量火星大气中的甲烷,这或许是最重要的研究课题,因为关系到火星上是否可能存在生命。西方的科学家对印度的火星探测任务感到兴奋,因为印度的任务与美欧的火星探测努力完美契合。美国宇航局和印度空间研究组织计划于2020年合作完成“合成孔径雷达(NISAR)探测任务”,该太空任务将对地球进行观测,勘测发现陆地表面发生的多样性变化。
英国伦敦大学学院教授安德鲁·柯提思表示:“研发卫星和发射装置现已经成为一门能带来巨额利润的大生意。印度方面也指望在太空探索取得的成就能给国家带来经济利益。他们可以向世界展示他们的发射技术,以后可以帮助其他国家和机构发射,换取经济酬劳。此外,这也能令印度在各国太空探索竞争中占据一席之地。”而批评人士认为,印度贫困问题严重,基础设施落后,耗费巨资发展空间项目不合时宜。
Hoverboard磁悬浮滑板:比柯南的还帅
1989年上映的《回到未來II》科幻电影中Marty McFly的反重力悬浮滑板曾让不少人惊叹,而Hendo Hoverboard则将其变成了现实。它依靠四个圆盘状“悬停引擎”磁场来产生升力,这也许就是在梦里出现过的那件未来设备。
Hendo的磁悬滑板Hoverboard是Kickstarter 上出现的一个极具科幻感的硬件项目。
这款磁悬滑板之所以能够悬空,是4 个内置的“悬停引擎”起的作用,它们组成了一个特殊的磁场来推动自己上升,借此产生一个足以托起滑板的浮力,并保持在一定高度上。
磁悬滑板被设计成了自我推进模式,稍变更一下引擎的磁场作用力方向就能移动,从而带动整个滑板进行漂浮。为了不影响滑板引擎的磁场作用,滑板的表面使用无磁导体。
引擎要发挥磁场的排斥作用就必须要有排斥物,而能够让整块滑板悬浮的大型排斥物非金属制地板莫属。这里利用的原理是“同性相斥”,因此目前的使用场所还是有很大限制的。
虽然目前它只能在非磁导体上工作,但团队希望最终能突破这一限制。Hoverboard 的创造者表示:该技术类似于磁悬浮列车,但是更高效、且实惠。
想要拥有Hoverboard?最少也要花上1 万美元。距离截止日期还有半个月,目前该项目筹得了近50 万美元。
无论怎么说,它也帅爆了。
新核聚变反应堆:成本低于燃煤
美国华盛顿大学的工程师们设计了一种概念核聚变反应器,但它变成大型电厂的规模时,将可以与相似电量产出的燃煤火力发电厂所耗费成本相当。这一设计是建立在现有技术的基础上,在封闭空间里创造了一个磁场从而保证等离子体停留足够长的时间以引发核聚变的产生,使得炙热的等离子体反应并燃烧。
“就目前为止,这一设计具有产生非常经济的核聚变发电的巨大潜力。”华盛顿大学的航空学教授和物理学副教授托马斯·贾尔伯(Thomas Jarboe)这样说道。华盛顿大学研究小组设计的这个名为dynomak的反应堆始于贾尔伯两年前带的一门课的课堂项目。在课程结束后,贾尔伯和他的博士研究生德里克·萨瑟兰(Derek Sutherland)——他之前在美国麻省理工学院做过反应堆设计的研究——继续发展并修改了这一概念。
这一设计是建立在现有技术的基础上,在封闭空间里创造了一个磁场从而保证等离子体停留足够长的时间以引发核聚变的产生,使得炙热的等离子体反应并燃烧。反应堆本身主要是自我维持的,这意味着它能够持续的加热等离子体以维持热核条件。反应堆产生的热将加热用于旋转涡轮机并发电的冷却剂,这类似于典型原子动力反应堆的工作原理。
WiTricity:无线充电
近年来,随着iPad、iPhone 等对电量充满“饥渴”的移动消费电子产品的兴起,研发无线充电等突破性充电技术的需求日益提高。无线充电已经逐渐开始在智能手机等移动设备快速普及。日前,WiTricity公司通过一段视频向大家介绍了一种利用电磁共振方法进行无线充电的技术。这种无线充电方式相比于现有的无线充电技术,将更加方便,效率与环保。
利用电磁共振技术进行无线充电,不仅不会对人体和周围设备产生不良影响,并且消耗的电能只有传统电磁感应供电技术的百万分之一,其有效传输距离为几十厘米到几米。这就意味着,我们无须非常死板地将手机固定在充电板上进行充电了。不仅如此,通过一个不耗电的的中继器还可以增加充电板与设备间的有效距离。简单来说,如果将充电板放在桌子的底部,中继器放在抽屉里,那么只要将设备放在桌上就可以轻松充电啦。
不过WiTricity公司决定让无线充电走得更远。通过调整电源功率能够让无线连接的距离达到8英尺(2.4米),目前已经在丰田的汽车和英特尔的PC上成功实验。
现任公司CEO表示将在10年内,家庭内的电灯、电视、音箱等设备都能够通过中心充电基站进行无线输出。
3D:打印未来世界
3D打印上世纪80年代诞生于美国,学名是“增材制造”,是将材料一次性熔聚成型的制造方式,与传统对原材料进行切削等的“减材制造”方法相反。
“与盖楼过程一样,3D打印也是从地基建起,通过打印材料的层层叠加,最终形成一个完整的立体物品。”华中科技大学材料科学与工程学院教授史玉升说,理论上,塑料、金属、陶瓷、沙子等材料做成粉状物后都可以用作打印的“墨水”。
新产品在实际制造成型后,可能与原设计有出入,因此量产前常常需要样品验证,3D打印正好发挥了其在单件或小批量生产上的优势。另外,3D打印在高端尤其是复杂零件加工上有较大潜力。传统制造方法需要经过开模具、铸造或锻造以及精加工,费时费料。而3D打印的一次成型技术,能够打印出设计好的复杂结构,节约了材料,降低了零部件的研制周期和成本。
以3D打印技术为代表的数字化制造模式,曾被《经济学人》杂志认为是“第三次工业革命最具标志性的生产工具”,近年来在全球持续升温、热潮频袭。3D打印与传统制造方式不同的特性,及其理论上“无孔不入”的打印可能,触动了科技界、产业界的敏感神经。
一台机器打造出任何所需要的设备,尽管这听上去显得有点科幻,但是借助于3D打印技术,当下已经能够完成这样的事情。在2014年3D打印出过建筑、手机保护套、汽车、发动机引擎配件等,3D System的首席执行官Avi Reichental表示:“这是一项能够让我们实现任何东西的技术。”
Mangalyaan——印度火星探测卫星
在印度语中“Mangalyaan”意为“火星飞船”。Mangalyaan火星轨道探测器是印度太空研究组织研发无人驾驶的轨道飞行器。在2014年9月24日成功进入火星轨道,成为亚洲第一个成功执行火星任务的国家,而整个科研经费仅为7400万美元,甚至要比《地心引力》的预算还要低。
Mangalyaan火星轨道探测器重1.35吨,携带先进的传感器,要测量火星大气,希望能探寻到甲烷的痕迹,这可能有助于证明火星上曾经存在某种原始生命。任务仅限于测量火星大气中的甲烷,这或许是最重要的研究课题,因为关系到火星上是否可能存在生命。西方的科学家对印度的火星探测任务感到兴奋,因为印度的任务与美欧的火星探测努力完美契合。美国宇航局和印度空间研究组织计划于2020年合作完成“合成孔径雷达(NISAR)探测任务”,该太空任务将对地球进行观测,勘测发现陆地表面发生的多样性变化。
英国伦敦大学学院教授安德鲁·柯提思表示:“研发卫星和发射装置现已经成为一门能带来巨额利润的大生意。印度方面也指望在太空探索取得的成就能给国家带来经济利益。他们可以向世界展示他们的发射技术,以后可以帮助其他国家和机构发射,换取经济酬劳。此外,这也能令印度在各国太空探索竞争中占据一席之地。”而批评人士认为,印度贫困问题严重,基础设施落后,耗费巨资发展空间项目不合时宜。
Hoverboard磁悬浮滑板:比柯南的还帅
1989年上映的《回到未來II》科幻电影中Marty McFly的反重力悬浮滑板曾让不少人惊叹,而Hendo Hoverboard则将其变成了现实。它依靠四个圆盘状“悬停引擎”磁场来产生升力,这也许就是在梦里出现过的那件未来设备。
Hendo的磁悬滑板Hoverboard是Kickstarter 上出现的一个极具科幻感的硬件项目。
这款磁悬滑板之所以能够悬空,是4 个内置的“悬停引擎”起的作用,它们组成了一个特殊的磁场来推动自己上升,借此产生一个足以托起滑板的浮力,并保持在一定高度上。
磁悬滑板被设计成了自我推进模式,稍变更一下引擎的磁场作用力方向就能移动,从而带动整个滑板进行漂浮。为了不影响滑板引擎的磁场作用,滑板的表面使用无磁导体。
引擎要发挥磁场的排斥作用就必须要有排斥物,而能够让整块滑板悬浮的大型排斥物非金属制地板莫属。这里利用的原理是“同性相斥”,因此目前的使用场所还是有很大限制的。
虽然目前它只能在非磁导体上工作,但团队希望最终能突破这一限制。Hoverboard 的创造者表示:该技术类似于磁悬浮列车,但是更高效、且实惠。
想要拥有Hoverboard?最少也要花上1 万美元。距离截止日期还有半个月,目前该项目筹得了近50 万美元。
无论怎么说,它也帅爆了。
新核聚变反应堆:成本低于燃煤
美国华盛顿大学的工程师们设计了一种概念核聚变反应器,但它变成大型电厂的规模时,将可以与相似电量产出的燃煤火力发电厂所耗费成本相当。这一设计是建立在现有技术的基础上,在封闭空间里创造了一个磁场从而保证等离子体停留足够长的时间以引发核聚变的产生,使得炙热的等离子体反应并燃烧。
“就目前为止,这一设计具有产生非常经济的核聚变发电的巨大潜力。”华盛顿大学的航空学教授和物理学副教授托马斯·贾尔伯(Thomas Jarboe)这样说道。华盛顿大学研究小组设计的这个名为dynomak的反应堆始于贾尔伯两年前带的一门课的课堂项目。在课程结束后,贾尔伯和他的博士研究生德里克·萨瑟兰(Derek Sutherland)——他之前在美国麻省理工学院做过反应堆设计的研究——继续发展并修改了这一概念。
这一设计是建立在现有技术的基础上,在封闭空间里创造了一个磁场从而保证等离子体停留足够长的时间以引发核聚变的产生,使得炙热的等离子体反应并燃烧。反应堆本身主要是自我维持的,这意味着它能够持续的加热等离子体以维持热核条件。反应堆产生的热将加热用于旋转涡轮机并发电的冷却剂,这类似于典型原子动力反应堆的工作原理。
WiTricity:无线充电
近年来,随着iPad、iPhone 等对电量充满“饥渴”的移动消费电子产品的兴起,研发无线充电等突破性充电技术的需求日益提高。无线充电已经逐渐开始在智能手机等移动设备快速普及。日前,WiTricity公司通过一段视频向大家介绍了一种利用电磁共振方法进行无线充电的技术。这种无线充电方式相比于现有的无线充电技术,将更加方便,效率与环保。
利用电磁共振技术进行无线充电,不仅不会对人体和周围设备产生不良影响,并且消耗的电能只有传统电磁感应供电技术的百万分之一,其有效传输距离为几十厘米到几米。这就意味着,我们无须非常死板地将手机固定在充电板上进行充电了。不仅如此,通过一个不耗电的的中继器还可以增加充电板与设备间的有效距离。简单来说,如果将充电板放在桌子的底部,中继器放在抽屉里,那么只要将设备放在桌上就可以轻松充电啦。
不过WiTricity公司决定让无线充电走得更远。通过调整电源功率能够让无线连接的距离达到8英尺(2.4米),目前已经在丰田的汽车和英特尔的PC上成功实验。
现任公司CEO表示将在10年内,家庭内的电灯、电视、音箱等设备都能够通过中心充电基站进行无线输出。
3D:打印未来世界
3D打印上世纪80年代诞生于美国,学名是“增材制造”,是将材料一次性熔聚成型的制造方式,与传统对原材料进行切削等的“减材制造”方法相反。
“与盖楼过程一样,3D打印也是从地基建起,通过打印材料的层层叠加,最终形成一个完整的立体物品。”华中科技大学材料科学与工程学院教授史玉升说,理论上,塑料、金属、陶瓷、沙子等材料做成粉状物后都可以用作打印的“墨水”。
新产品在实际制造成型后,可能与原设计有出入,因此量产前常常需要样品验证,3D打印正好发挥了其在单件或小批量生产上的优势。另外,3D打印在高端尤其是复杂零件加工上有较大潜力。传统制造方法需要经过开模具、铸造或锻造以及精加工,费时费料。而3D打印的一次成型技术,能够打印出设计好的复杂结构,节约了材料,降低了零部件的研制周期和成本。
以3D打印技术为代表的数字化制造模式,曾被《经济学人》杂志认为是“第三次工业革命最具标志性的生产工具”,近年来在全球持续升温、热潮频袭。3D打印与传统制造方式不同的特性,及其理论上“无孔不入”的打印可能,触动了科技界、产业界的敏感神经。
一台机器打造出任何所需要的设备,尽管这听上去显得有点科幻,但是借助于3D打印技术,当下已经能够完成这样的事情。在2014年3D打印出过建筑、手机保护套、汽车、发动机引擎配件等,3D System的首席执行官Avi Reichental表示:“这是一项能够让我们实现任何东西的技术。”