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TOP 10:【盘点】2014年度电力行业十大创新产品
虽然新技术永远蕴含着风险,但积极的突破能催生创新的解决方案,帮助应对迫切的各项挑战,发现更新奇的世界。回顾即将过去的2014年,在工业4.0的浪潮下,科技革命和产业变革正在孕育兴起,全球科技创新呈现出新的发展态势和特征。让我们一起看看那些悄悄接近我们的十大新技术产品。
发电可以抵个三峡大坝的摩擦发电机
摩擦起电效应,是自然界中最常见的现象之一,它是由两种不同材料经过相互摩擦而使其接触表面带电的现象。
2012年1月以来,中科院北京纳米能源与系统研究所首席科学家王中林科研团队设计出一系列摩擦发电机。经过两年时间,最初摩擦发电机的输出电流和功率并不理想的问题已经被成功克服。研究人员发现,摩擦发电机的两个工作部件在相互滑动的过程中,电极之间的电荷转移量可以通过材料表面有序图案化得到极大提高,并和图案密度呈准线性关系。
因此,他们设计出一种图案化阵列结构,使摩擦发电机的输出功率产生了质的飞跃。最新的摩擦发电装置由平面化的圆形定子和转子两部分组成,采用表面图案化的摩擦层和电极层,通过旋转式接触的驱动设计实现了1.5W的平均输出功率,获得了高达24%—50%的能量转化率。
摩擦发电机的独特结构为收集两物体间的相互滑动提供了可行甚至唯一的方案,这也是传统发电机所不能比拟的。不仅如此,摩擦发电机还具有大规模收集和转化自然界中机械能的潜力,有望成为绿色能源供给的全新途径。
“收集自然界中的机械能是摩擦发电机最大的设想。”王中林介绍,要收集海水浮动的机械能并不十分容易,随着风向的变化、潮汐的涨落,海水的流动是无法控制的。因此,虽然人们都知道海水中蕴藏着巨大的能量,但是至今仍没有一种合适的办法对其进行收集。对此,王中林认为摩擦发电机或许能够解决这个问题,在幅面1平方公里、深5米的海水中,每隔10厘米放置一个球形摩擦发电机。按照每个球形摩擦发电机的输出功率为1毫瓦计算,海水一天24小时昼夜不停地流动,理论上可持续发出近100万瓦的电,能够点亮10万盏电灯。以此类推,如果大规模的将这种装置置于海中,其发电量将十分可观,当摩擦发电机的覆盖面积达到2万平方公里,其发电量可以与三峡大坝的发电量相媲美。海水浮动的机械能是十分稳定的,它在昼夜或季节变化时浮动不是太大。
批量生产“人体器官零件”的3D打印机
将人体器官变成产品,通过流水线生产,最后“飞入寻常百姓家”,这样的构想以前只能是天方夜谭。近期,俄罗斯、美国等国家在这一课题上各自取得了一些成果,为因器官短缺而无法进行移植手术的患者们带来了生的希望。
据俄罗斯网站2月16日报道,在俄罗斯乌拉尔地区首府叶卡捷琳堡,开设了一个独特的实验室。在那里,科学家们结合自身以及国外同行的经验,利用需要更换器官者自身的人体细胞进行“人体零件”的生产,通过3D打印技术成功印制了一块软骨和耳朵。参与实验的生物学家认为,如果他们接下来的计划——生产一个健康的肾脏能够成功的话,那么其他的人体器官生产问题也将迎刃而解。届时将有特种机器人昼夜培植人类细胞作为原材料,用以制造所有必要的人体器官——从移植烧伤的皮肤到生命重要器官。
与此同时,美国的一名科学家也利用车祸事故遇难者严重受损的肺部作为原材料,成功培育出了人造肺。据美国《休斯顿纪事报》2月14日报道,负责人尼科尔斯剥离了受损肺部的全部组织,只留下胶原蛋白和弹性蛋白充当“骨架”。接着,科学家将从其他肺部中选取的健康细胞附着在“骨架”上面,再把整个结构放入营养液中,促进细胞生长发育。大约4周后,人造肺部竟真的被培育出来。
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