令人咋舌的“人造”產(chǎn)品

阮華君

人造流星

每當(dāng)看到流星劃破夜空，人們都會(huì)趕緊許愿，生怕錯(cuò)過這千載難逢的機(jī)會(huì)。也許很快，我們就可以隨時(shí)隨地邂逅一顆“流星”了。

2015年年初，日本大學(xué)理工學(xué)系副教授阿部新助率領(lǐng)的研究小組，開始研發(fā)一種人造流星體，并準(zhǔn)備用它“扮靚”2020年東京奧運(yùn)會(huì)開幕式。

這種人造流星體如同一粒?；ㄉ?，它們被裝在一個(gè)盒子里，搭載著人造衛(wèi)星被發(fā)射到太空，然后從衛(wèi)星上朝地球射出。當(dāng)人造流星體沖入大氣層和空氣發(fā)生摩擦?xí)r，它們會(huì)發(fā)熱燃燒，放射出耀眼的光芒。從地面上看，它們?nèi)缤活w顆閃耀的流星。最后，人造流星體的材料會(huì)在空氣中燃燒殆盡，化作灰塵，不會(huì)砸到地面上的行人。

你一定很好奇：“花生米這么小的東西，也能成為流星嗎？”阿部新助解釋說：“其實(shí)，真正的流星更小，有的只有約1毫米見方這么大。流星之所以能被人看見，就是因?yàn)樗愿咚龠M(jìn)入地球大氣層時(shí)，與空氣摩擦產(chǎn)生高溫，在被高溫?zé)M的過程中，發(fā)出非常亮的光?！?/p>

目前，阿部新助率領(lǐng)的研究小組正在研究自然界隕石的結(jié)構(gòu)和發(fā)光方式，改進(jìn)人造流星體的材料。相信在不久的將來，人們就能夠隨時(shí)在夜空中看到人造流星了。

人造樹葉

采集陽光，通過周圍的空氣和水進(jìn)行光合作用養(yǎng)活自身，這是植物10億多年前生存的本領(lǐng)。近日，美國哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院人造革、人造毛、人造棉、人造雪花、人造心臟……這些早已不是新聞，如果你以為“人造”僅止于此，那你就錯(cuò)了。進(jìn)入2015年，科技界最新出現(xiàn)的人造產(chǎn)品，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了我們的想象，它們正給人類的生活帶來了翻天覆地的變化。

生物化學(xué)和系統(tǒng)生物學(xué)系的帕梅拉·希爾韋、埃利奧特·T和亞當(dāng)斯教授受到樹葉的啟發(fā)，創(chuàng)造出一種利用細(xì)菌將太陽能轉(zhuǎn)化為液體燃料的人造樹葉。

人造樹葉的構(gòu)想來自科學(xué)家早些年的想象：人類終有一天會(huì)發(fā)現(xiàn)“植物守護(hù)著的秘密”，其中最重要的秘密，是植物將水分解成氫氣和氧氣的過程。

科學(xué)家在人造樹葉分別產(chǎn)生氫氣和氧氣的兩面薄膜中間，置入日光收集器，然后將人造樹葉放入陽光照射下的水中。人造樹葉周圍會(huì)產(chǎn)生氣泡，釋放出的氫氣能供燃料電池產(chǎn)生電力。這對(duì)需要電力的偏遠(yuǎn)地區(qū)和落后的發(fā)展中國家太有吸引力了，為未來全球能源的可持續(xù)發(fā)展提供了最直接的路徑。

此外，人造樹葉的制造原理還可以用于生產(chǎn)藥物。一旦人造樹葉產(chǎn)生氧氣和氫氣，氫氣就會(huì)被“喂”給一種叫“真氧產(chǎn)堿桿菌”的細(xì)菌。該細(xì)菌中的一種酶能把氫氣還原成質(zhì)子和電子，將它們與二氧化碳結(jié)合，就能復(fù)制出更多的化合物。研究人員根據(jù)這一新方法，制造出了異丙醇。

目前，這個(gè)研究團(tuán)隊(duì)的當(dāng)務(wù)之急，是通過優(yōu)化催化劑和細(xì)菌，提高仿生葉片轉(zhuǎn)換太陽能的能力。與自然界中將陽光轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)1%的光合作用效率相比，他們的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)5%的光合作用效率。

人造壁虎爪

無論是多么光滑的墻壁，壁虎都能在上面自由爬行，不用擔(dān)心會(huì)掉下來，這一神奇的功夫靠的是與眾不同的壁虎爪。壁虎的爪子上有由微毛組成的支系統(tǒng)，它能夠神奇地運(yùn)用某種類型的分子吸引力（學(xué)名“范德瓦耳斯力”），所以能輕而易舉地黏附到物體表面。

2014年12月，美國宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家提出了一種被稱作“壁虎爪”的設(shè)計(jì)，設(shè)想打造出類似蜘蛛俠的超能力。該團(tuán)隊(duì)開發(fā)出的這套系統(tǒng)，屬于壁虎爪的一個(gè)翻版，設(shè)計(jì)的仿生微毛結(jié)構(gòu)被稱作“stalks（花柄）”。每一個(gè)花柄的結(jié)構(gòu)都等同于一個(gè)小吸盤，一旦被施力時(shí)，密合性就會(huì)被激活，釋放時(shí)，其黏性又會(huì)消失。

2015年，研究人員又借助美國宇航局的C-9B飛機(jī)（拋物線飛行）對(duì)這套系統(tǒng)在失重條件下的表現(xiàn)進(jìn)行了測試。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，它不但能夠“抓住”飄浮狀態(tài)中約9千克的重物，還能托住一名站在航天材料板上穿著特制服裝、總重為113千克的研究人員。

這款人造壁虎爪系統(tǒng)，有望成為美國宇航局Phoenix計(jì)劃中的一部分，用于執(zhí)行從軌道上清理和回收超過2.1萬塊10多厘米大的太空碎片的任務(wù)。屆時(shí)，這些令各國宇宙飛船和火箭衛(wèi)星唯恐避之不及的太空垃圾，再也不能“橫行霸道”了。

（刑智摘自《知識(shí)窗》2015年第5期，GettyImages供圖，Raven圖）