材料科学
未来世界中,材料是“活”的
2017/09/25
比“新材料”更新的材料是什么?在昨天举行的2017浦江创新论坛之未来(科学)论坛“从微观到宏观:重新设计世界”上,科学家提到了如同人那样拥有感知能力,并能根据环境做出相应反馈的智能材料。未来,这种“活”的材料将成为我们生活的一部分。“我们正处于第三代光电变革中。”澳大利亚科学院院士、物理学家坦尼亚·门罗(Tanya Monro)说。光学与电子技术的第一代变革是激光,第二代是光纤通信,现在到了让光与材料互动的时候。压力传感器已经出现一段时间了,当门罗的学生问她传感器能感受到的最小压力是多少,她被这个问题“点燃”了。她发现,把光信号传递到玻璃上就会得到反馈,这意味着通过改变光的行进路径,就能让材料自己发出不同的声音。门罗团队正在利用这一新材料制作光纤传感器,当人们能够让光反馈“它们”看到的东西时,视野将会变得不可思议。比如医生不再需要从人体取出任何细胞就能知道细胞有没有发生病变。门罗举了一个例子,医生为乳腺癌患者做手术后,用光纤探头照看后,通过查看剩余组织的pH值来判断肿瘤细胞是否被切除干净,因为病变细胞的pH值和一般细胞是不同的。又比如,很多材料都存在腐蚀问题,为了寻找海底光缆一处小问题,需要花费大量人力物力,最好的解决办法是让材料在自己发生“病变”前发出警报,现在这也不是科幻片中的场景。当矿工需要下井时,也不妨让这些材料为你看看井下是否安全。西安交通大学前沿科技研究院院长任晓兵及其团队研究出一种名为“应变玻璃”的新型智能材料,它不会随着温度变化热胀冷缩,却能根据应用场景“热缩冷胀”。用这种玻璃纤维制成的衣服,如果你热了,它会自动变得宽松透气;如果你冷了,它就裹得更紧。它还能应用于手机、手环等终端,以及各种精密仪器。“新材料的出现速度正变得越来越快。”美国阿贡国家实验室原主任、芝加哥大学詹姆斯·弗兰克研究院物理学教授彼得·利特伍德说,在新一轮科技革命浪潮下,各国都将先进材料视为产业竞争力基础,纷纷加大投入。利特伍德说,以往材料研究需要做大量实验,如果能发现一种新材料是一件非常非常幸运的事;而现在,得益于计算能力和信息处理能力的提高,科学家可以通过建模寻找新材料,让机器比较不同建模结果,甚至连所谓的理论都不需要,只要不停优化结果,就可以找到我们想要的材料。论坛嘉宾们的种种奇思妙想表明,构建未来世界的新材料正离我们越来越近,我国在这一浪潮中也不甘示弱。科技部基础研究司副司长郭志伟透露,今年公示的国家重点研发计划中,战略性先进电子材料和重点基础材料技术提升与产业化的专项经费超过11亿元。同时,我国在材料领域布局建设了一批国家重点实验室和国家工程技术研究中心等科技创新基地,其中依托高校、科研院所建设的国家重点实验室有21个,依托企业建设的国家重点实验室有43个,这些举措为我国新材料发展提供了良好的基础条件保障。
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文汇报
2017年09月25日
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