糖尿病人用的降糖“创可贴” 翱翔宇宙的太阳翼
深潜马里亚纳海沟的软体机器鱼
都市快报报道 科学之上,聆听梦想;星空之下,仰望未来。
从播种萌芽的科学春季、热烈绽放的科学夏季,到丰收金黄的科学秋季,2021世界青年科学家峰会“科学三季”科学分享系列活动,用“不懈守卫”“不止巅峰”“不尽碳索”解读科学在春天萌芽、夏天盛放、秋天收获的“不止”之旅。
11月12日,首场活动“不止巅峰”迎来了一群用科学拥抱未来的科学家:俄罗斯工程院外籍院士、温州肯恩大学校长王立,西湖大学讲席教授、国际极化激元研究中心主任ALEXEY KAVOKI,浙江工业大学科学技术研究院副院长、教授李研彪,以及之江实验室青年科研骨干、高级工程专员梁艺鸣。
科学探索无穷无尽,小到原子,大到宇宙,深及万米海沟,高至浩瀚太空。科技创新日新月异,所有前行都是跨越困难、攀登高峰的过程。从“助力健康”到“极化风暴”,从“苍穹逐梦”到“深海驱动”,4位嘉宾用星辰大海造就“不止巅峰”,通过直播在线观看人数达到283.6万。
新型创可贴灵感来自海鲜
在你想象中,科学家的朋友圈是怎么样的?
俄罗斯工程院外籍院士、温州肯恩大学校长王立作为第一个分享嘉宾上台。他的朋友圈遍布全球,既有诺奖得主又有诺奖评委,既有化学圈,又有生物圈,当高分子材料和不同领域碰撞时,都能产生无限可能。
王立院士分享了两项特种高分子材料在生物医学领域应用的成果,令人称奇。
第一项是伤口湿面黏附聚合物凝胶,灵感来源于牢牢黏附于礁石的海鲜藤壶。这种凝胶可以在创口出血且没有条件清理的情况下直接黏附在创口,迅速止血。
另一项成果则是糖尿病人的福音。他运用高分子材料,做了一张像创可贴一样的无酶糖敏微针贴。苯硼酸基糖敏凝胶和葡萄糖具有特异的相互作用,智能调节胰岛素剂量,能快速降低血糖,并维持血糖长时间处于正常水平。而且上面细针长度正好,不触及神经末梢,不产生痛觉。
不会画插画的小说家不是好的跨界科学家
做科学研究一定要跟随老师吗?
在俄罗斯科学家Alexey Kavokin教授看来,乐于钻研和学习,勇于坚持和探索,任何人都可以在特定的领域成为一个研究者。
Alexey Kavokin以《My way in science》为主题分享了自己作为科学家的成长经历。他出身于一个物理学氛围浓厚的家庭,他的第一个科研项目不是从导师那里接来的课题,而是跟着比他年长7岁的哥哥做的。现在,他的儿子也是一名物理学家,而科研方面也是跟着他学的。
他认为,人应该打破陈旧观念的束缚,不应该将自己一直定位在某一个领域,科学是自由的,并不是一项义务。“所以不要拘束于某一个学科。”
他拿自己打了个比方,人们对他的定位是物理学家,但他偏偏又喜欢写小说,目前为止他写了7本书,都是带有科普性质的故事书,主要是给孩子们看的。
“我还喜欢画画,我画猫咪作为书的插图,刚开始是作为尝试,后来成为了书的特色。”他说,他也很乐意成为一个插画师。
Alexey Kavokin相信,未来学术期刊也不会再成为科学家们的约束因素,科学的发展也会变得更加自由。
浙江团队助力中国航天“星辰大海”征途
今年最热门的科学头条莫过于“航天”。从载人成功往返,到关键技术突破,再到如今建设自己的空间站,中国航天跨入“空间站时代”。
星空浩瀚无比,探索永无止境,在中国航天一步一个脚印奔赴星辰大海的同时,浙江的科研团队也在为中国航天事业不懈探索。
今年浙江工业大学李研彪团队收到了来自上海宇航系统工程研究所发来的感谢信,感谢这个团队为空间站任务提供有力保障。
在活动现场,浙江工业大学科学技术研究院副院长、教授李研彪也为公众科普了一个新名词——“太阳翼”。要知道,太阳翼是航天器在轨运动唯一能量来源。
你知道指挥中心一般在什么时候宣布发射成功吗?李教授告诉大家,太阳翼顺利展开,是航天器成功发射的重要标志。
那么,如何保证太阳翼在空间中顺利展开?外太空的各种转态,地面怎么模拟?这时候就要进行太阳翼地面测试,比如极寒极热、悬浮状态、无摩擦状态。举个例子,为了让太阳翼“浮起来”,团队用到太阳翼地面零重力环境模拟方法;为了让太阳翼“动起来”,发明了大型太阳翼超低频模拟测试技术。
值得骄傲的是,这个来自我们浙江团队自主研发的“太阳翼空间环境模拟与地面测试系列化装备”已经累计服务20年,完成太阳翼地面测试300余次,服务200余架航天器顺利发射。
登上《Nature》的90后
万米深海操控“机器鱼”
作为本场最年轻的科技工作者,来自之江实验室的梁艺鸣把目光投向了深深的海底。
马里亚纳海沟,目前已知的海洋最深处,也被称为“挑战者深渊”。
今年国际顶级科学期刊《Nature》(《自然》杂志)封面发表之江实验室与浙江大学合作的仿生深海软体机器人最新研究:马里亚纳海沟的自驱动软体机器人。梁艺鸣所在的研究团队,率先实现了软体机器人的万米深海操控以及深海自主游动实验。
梁艺鸣说,这个研究的灵感来自于深渊中的狮子鱼,它能在7000米以下的深海生活。“当时就在想,我们能不能也制造一款‘机器鱼’,让它有自适应深海压力的能力。”
当时面临的挑战之一是找到方法来保护“机器鱼”的电子组件不受高压的影响。而研究团队正是从狮子鱼的骨骼中获得灵感。
团队先后经历了压力舱实验、马里亚纳海沟海试和南海试验。
在测试中,这条“机器鱼”能在马里亚纳海沟10900米深处成功驱动,也能在南海3224米处自由游泳,验证了其在深海环境下功能的完整性。
这位年轻的90后科技工作者说,研究历史,预见未来,是为了拓展人类认知的边界,优雅的软体机器人设计也为深海探测提供了更多途径和可能。
圆桌论坛带领公众邂逅科学之美
从太空探索到海底探秘,从极化风暴到材料科学领域的新进展,科技发展日新月异,每一次创新都在被不断超越。而接下来的圆桌论坛更是上演智慧火花的碰撞。
王立表示,要向国外先进的大学学习,不仅仅是学习先进的理论,也学习他们在科研方面执著的精神,并且把这种精神引进到国内,从而提升本地区的青年科学家的科研水平,以及更好去打造本地的科研环境。
在李研彪看来,中国在科技、经济、社会各方面取得这么多的发展,都离不开科研和创新,而科研人员恰恰起到了非常关键的作用。
在谈到科学家的社会责任时,梁艺鸣赞同科研工作者,尤其是青年科研人员,承担起科普重任,之江实验室就有面向中小学生的科普活动。
浙江省科协的“走进系列”活动接下来也会走进之江实验室和更多科研院所,带领公众触摸科学的魅力,也助力“双减”,让孩子们有更多拥抱科学的机会。
【科学talk】
一个指甲盖上有一吨的力
机器鱼怎么做到不破损?
问:随着科研条件和硬件设施越来越好,科研灵感的偶然性会不会越来越少?
王力:很多的灵感来自细微的生活,比方说荷叶不沾水,它就是一个超疏水的材料。很多场景,静下心来仔细观察,会有很多好的启发,科研会做得很精彩。
问:我看了梁艺鸣团队发布于《Nature》的论文,文中一万米深度是100兆帕压力的这个数据印象深刻。通俗来讲,就是一个指甲盖上有一吨的力,非常大,你们的鱼形机器人是软体的,在这么高的压力之下如何做到让它保持不变形不破损?
梁艺鸣:这实际上是一个传统的工程解决方案。我们以生物学的思维去考虑,深海生物不会去抵抗压力,而是去适应压力,因此它组织柔软,通过内外渗透压的平衡存活下来。
软体机器人实际上也是这个道理,软体本身具有一定压缩性,做这个机器人用的是高分子材料,本身具备压缩性,这种压缩性使得它不至于被破坏,但在设计上还是允许它出现形变,本质上是去适应,而非抵抗。
问:关于量子计算机未来的应用和优势在哪里?
Alexey Kavokin:量子计算机未来的应用范围是有限的,它并不能替代传统的计算机。量子计算机最重要的工作是解码,它可以在很短的时间里对一些高难度密码进行破解,而传统计算机要花上大量时间计算。
问:去年中国研发的“奋斗者号”下潜马里亚纳海沟时,正好是我高三的一个低迷期,听到下潜成功的新闻深受鼓舞。所以想请问,在科研过程中,遇到困难和挑战,长时间没有收获,那种失落的心理,如何克服?
梁艺鸣:科研是寂寞的,研究一个课题,历程其实是漫长的,很可能长时间没有成果产出,但你要认定做的事是独一无二的,保持你的好奇心和信念,相信你做的事是有意义且有趣的,才会从心理和生理去克服短期的困难。对于当下的小困难,不妨让自己的眼光更长远一些。