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二十大科技新領域

科技 更新时间:2024-07-23 21:24:39

前沿科技指向未來,不僅在國家科技發展戰略中具有重要地位,而且是加快科學向技術轉化、實現重大基礎研究成果産業化的關鍵環節。本期小編給大家整理了5大科技前沿應用的最新動态,讓我們一起來看看吧。

1.“智能服裝”:可用于人體健康監測

近期,中國科學家研制出一種柔性可穿戴的智能健康監測系統,可稱之為“智能服裝”。它可實現對身體震顫、脈搏、呼吸、手勢以及6種人體運動姿态的實時監測。這種“智能服裝”的成功得益于“柔性纖維應變傳感器”研究。

二十大科技新領域(5大科技前沿應用最新動态)1

西北工業大學柔性電子研究院黃維院士、王學文教授和北京理工大學預聘教授宋維濤團隊合作,開發了新型聚氨酯聚合物(ASC)與碳納米管(CNT)層複合而成的纖芯具有較高的應變範圍(~700%)和較高的強度(~17.6 MPa),同時具有較高的應變分辨率和較大的檢測範圍(0.0075% ~400%)。此外,還可以檢測到0 ~ 40Hz的低頻振動,這涵蓋了人體發生的大多數震動。利用纖維機械傳感器開發了一種可穿戴智能健康監測系統,能夠監測11種與健康相關的生理信号,從而預測和診斷疾病。

該團隊設計的可穿戴健康監測系統,可以用來檢測手腕脈搏和呼吸。纖維機械傳感器可以附着在人體的不同位置,采集生理信号和特征信号,如眨眼、跳躍、手指彎曲、喉嚨振動等,還可以監測人體姿态,如:跑、走、跳、坐、爬樓梯、跌倒等。此外,它還可以實現對身體姿勢的準确性和協調性的預測,總準确率為92.7%,在體育運動中身體協調性的跟蹤方面有一定的應用前景。

柔性電子是當今世界最具發展前景的前沿技術之一。柔性可穿戴電子系統作為新型的便攜式電子設備,在人機交互、狀态監測、醫療保健等領域具有廣泛的應用前景。

2.承重超自身20倍!微型機器人可将藥物運送至人體内

吃藥是人生中必須經曆的事情之一,但對很多兒童、甚至一些成年人來說,吃藥卻成為了一件非常困難的事。此外,還有些人因為身體原因,并不能合理吸收藥效。為此,據《科學進展》期刊報道,近日科學家設計并制造出一種微型千足蟲狀機器人,它能在腸道内爬行以提供治療藥物。

二十大科技新領域(5大科技前沿應用最新動态)2

據介紹,該機器人隻有幾毫米大小,由柔性金屬制成,并使用磁流引導。它不會對人體器官造成任何傷害,進入人體後,它可以粘在覆蓋内部器官的粘液上,還能向任何方向攀爬。

研究人員表示,該機器人制造成功的關鍵在于它的腳。他們選用了由殼聚糖制成的尖刺腳墊來保持抓地力,這種腳墊類似于在田間散步時附着在褲腿上的植物毛刺。一旦抓在地上,即使是被液體被沖過,它也能夠保持抓地力。

目前,該機器人已經在豬肺和消化道内進行了相關實驗。研究人員将微型機器人引導到食道下方,然後穿過支氣管,一直到消化道。測試表明,它能夠承載高達自身大小三倍和自身重量20倍的貨物。研究人員認為,該機器人在未來會用于将藥物輸送到身體的各個部位。

3.一種形似螃蟹的遙控步行機器人

近日,來自美國西北大學的研究人員對外公開展示宣布了有史以來最小的遙控步行機器人。該機器人的體積非常小巧,其外觀形似螃蟹。研究人員表示,該機器人不僅外觀可愛小巧,它的工作場景很多。例如,它可進入到空間狹窄、人們難以到達的空間來幫助構建其他設備。此外,得益于它的體積小巧,不需要電線或電力便可進行操作。它甚至有一天可以在人體中漫遊,就像某種靈巧的六足醫療助理一樣。

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“我們可以将該遙控步行機器人想象為修複或組裝工業中小型機器裝置,或者作為外科手術助手來清除阻塞的動脈、止血或消除癌性腫瘤。”約翰·羅傑斯(John A. Rogers)西北大學材料科學與工程教授在一份聲明中表示。同時,他也是周三發表在《科學機器人》雜志上的論文的合著者。

有趣的是,羅傑斯和他的研究團隊,并沒有把微型遙控步行機器人的外觀局限于現有的螃蟹外觀上。該團隊或許在未來還将制造更多形狀的微型機器人。例如,蟋蟀、甲蟲和尺蠖等。

“通過這些組裝技術和材料概念,我們可以制造幾乎任何尺寸或3D形狀的步行機器人,”羅傑斯說。“但學生們對小螃蟹的側身爬行動作感到鼓舞和逗樂。這是一種創造性的奇思妙想的研究領域。”羅傑斯說。“而微型機器人的發展是學術探索的一個有趣話題。”

4.MIT科學家韓金池團隊研發出紙一樣薄的音箱

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近日,美國麻省理工學院電機電子工程與計算機科學系博士後韓金池團隊研發出一種新型多功能聲學薄膜,比起傳統揚聲器,具有厚度薄、柔性好、透明且具有較好聲學特性。

當坐在沙發上,房間的牆紙能放音樂,讓你沉浸于真實的環繞立體聲中;這些牆紙還具有麥克風功能,讓你能對智能家居發号施令。這項研究發表在國際頂刊IEEE Transactions on Industrial Electronics上。

5.輕量柔性機器人:參與救援乘隙而入

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最近,斯坦福大學的一個研究團隊在《科學機器人》期刊上發表論文稱,他們受藤蔓、真菌和神經細胞等自然生物生長方式的啟發,設計了一種輕量柔性機器人。

該團隊采用一種密閉的小型圓柱體和管狀柔性材料制成的這款機器人,隻需将其放置于廢墟入口處,其前端的控制系統會在壓縮空氣推動下,控制前進方向,類似藤蔓向縫隙處不斷延伸。該機器人可能會卡在某處,但并不會阻止其繼續前進,因為其尖端還能“生長”。機器人前端,有一個攝像頭和相應傳感器,使得搜救人員能夠獲得廢墟内部的情況。

相較于其他探察機器人,以水或滅火氣體作為該機器人驅動方式後,可為受困于狹小空間的傷員提供水,或者在封閉區域滅火,為現場緊急搜救領域打開一扇新的大門。

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