十大值得關注的未來技術

發布時間：2010-8-13 09:51 發布者：嵌入式公社

關鍵詞：未來

美國《大眾機械》雜志報道，隨著科學技術的不斷發展，從DNA“折紙術”到骨整合技術，一系列“大想法”受以媒體越來越多的關注，未來我們將有機會觸摸壓電顯示器，也有機會購買自己的第一輛超級電容動力汽車。

1.仿人機器人

不管機器人在外表上與人類如何相似，一旦揭去它們的外衣，你所能看到的不過是一堆堆雜亂的電線，與我們的體內環境毫無相似之處可言。歐洲的一組科學家正致力于縮小機器人與人類之間的這種差距。他們研制的防人機器人原型能夠高度模擬人類的身體結構。在這種仿人機器人體內，有一副由熱塑性聚合物打造的骨架，與每一塊肌肉相對應的傳動裝置以及類似肌腱的線路。歐洲科學家的目標是研制出與人類更為接近的機器人，能夠像人類一樣與環境發生相互作用并作出反應。

2.直接碳燃料電池

傳統觀點認為，煤炭是一種破壞環境的“骯臟”能源，而氫燃料電池則是一種清潔能源，但新一代直接碳燃料電池卻向這一傳統觀點發出挑戰。這種燃料電池并不是借助難于獲得的氫，而是通過氧與煤粉(或者生物量等其他碳源)之間的電氣化學反應產生能量。

直接碳燃料電池的優勢在于，碳基能源生產并不需要燃燒，效率可達到傳統煤電站的兩倍左右。據美國加利福尼亞州的直接碳技術公司預計，他們可在 2010年研制出一個使用生物量并且裝機容量達到10千瓦的原型。俄亥俄州的Contained Energy公司則希望在不久后利用這項技術為小型燈泡供電。兩家公司的最終目標都是研制出模塊式直接碳燃料電池，通過組裝建造一種新型小規模發電站或者為現有發現站增加清潔能源發電裝機容量。

3.代謝組學

過去5年時間里，加拿大埃得蒙頓的阿爾伯特大學的科學家一直致力于“人體代謝組項目”的研究。這個項目具體是指一個數據庫，包含8000個天然產生的代謝物(人體內參與化學反應的小分子)、1450種藥物、1900種食品添加劑以及2900種在血檢和尿檢中發現的毒素。利用這些信息，研究人員可以對患者的代謝組學特征進行分析，允許他們通過血液或者尿液檢測得知患者是否喜歡吃巧克力或者患上危及生命的疾病可能性。

目前，進行這些檢測需要借助價值數百萬美元的設備，而這些設備通常只有研究實驗室才有。人體代謝組項目的數據庫于2007年第一次對外公布，現已得到商業應用，用于進行藥物研發和疾病診斷，讓快速而便利地進行個體健康狀況檢測和提供醫學指導成為一種可能。

4.DNA“折紙術”打造微型電腦芯片

過去幾年來，美國加利福尼亞州理工學院的科學家一直將顯微鏡下才可觀察到的DNA串折疊成各種有趣的形狀，也就是所謂的DNA“折紙”。2009年夏季取得的一項研究突破顯示，折疊的DNA串可用于制造超小型電腦芯片。在此之后，加州理工學院的科學家便與IBM的研究人員合作，共同致力于DNA“折紙術”研究。根據他們的研究，三角形等特定形狀的DNA串能夠像硅片一樣在微芯片制造中扮演重要角色。DNA串可以充當一個錨定點，用于錨定微小的電腦芯片組件。這些芯片組件最小只有6納米，與當前的45納米這一標準相比可謂是一項巨大進步。

5.壓電顯示器

科學家長久以來就已了解天然產生的壓電材料的屬性，即可以將電能轉化成物理性應力，反之亦然。如果將這種特性應用到電子顯示器上，便可研制出能夠改變形狀的顯示器。2010年，這項技術有望應用到主流消費品制造領域，讓移動設備擁有非比尋常的顯示屏。關機時，屏幕可以變硬從而起到保護作用;開機時，屏幕又會變軟，形成一個可按壓的觸摸屏。

6.骨整合技術

最理想的假肢在活動時能夠像人體自然生長出的肢體一樣。骨整合技術的目標就是將假肢與患者的骨骼完美結合在一起，充分利用骨細胞與鈦相容而不是排斥這一優勢。目前，這項技術已經應用到小型牙齒和面部植入手術。研究人員正加緊研究，希望這項技術能夠在安裝假肢方面得到應用。

2008年，德國牧羊犬“卡西迪”(Cassidy)接受了一次成功的假肢(左腿)植入手術。美國北卡羅萊納州大學的獸醫外科醫生計劃在 2010年利用骨整合技術再為截肢狗實施6次假腿植入手術。現在，他們正考慮對北卡羅萊納州公園的一只虎貓實施這種手術。但與動物相比，將這項技術應用到人類肢體上勢必面臨更為巨大的挑戰。

7.水平鉆探技術

在美國地下1.1萬英尺(約合3352米)的頁巖層內蘊藏著數萬億立方英尺天然氣。由于密集的巖石導致天然氣流動異常緩慢，大部分天然氣根本無法借助普通鉆井鉆取。解決之道是：首先垂直向下鉆進巖層，而后逐漸進行90度水平轉彎，穿過頁巖天然氣藏。這并不是一個新鮮的想法，但在更高的能源價格以及更先進的技術促使下，能源公司突然之間開始聚焦這項技術。2008年，美國切薩皮克能源公司在南部海納斯維勒頁巖天然氣田部署了14個水平鉆井。根據他們的預計，水平鉆井數量有望在2010年年末增至40個。

8.動能水力發電

傳統的水力發電需要建大壩，而建造水壩往往是一項規模龐大的工程學項目，將改變當地的地貌和生態系統。動能水力發電是一個對環境影響較小的解決之道，利用河流與潮汐的自然流動驅動水下渦輪發電。自2006年以來，美國Verdant Power公司便一直在紐約的東河(位于羅斯福島東部)測試6個水下渦輪，以證明這項技術擁有發展潛力。這家公司希望在2010年獲得批準，在東河部署 30個大型水下渦輪，為美國電網輸送1兆瓦特電力。全球其他類似項目也將在不久后完成測試并開始投入全面運轉，其中包括在世界上潮差最大的加拿大芬迪灣安裝的3個水下渦輪。

9.納米紗線

自1991年問世以來，人們便一直用“偉大”二字形容碳納米管。碳納米管之所以擁有吸引力應歸功于它們的強度(可達到鋼鐵的100倍)和出色的導熱導電性能。但直到現在，我們仍沒有大批量生產碳納米管的能力。所幸的是，事情正發生改變。美國新罕布什爾州Nanocomp科技公司正將納米管織成紗線并在商業上得到應用。最近，這家公司將長度超過6英里(約合10公里)的納米紗線交付給一家大型航空公司。2009年春季，納米紗線進行了一次成功的防彈測試，令五角大樓興奮不已。由于比凱夫拉爾纖維(纖維B)更輕更細，納米紗線可用于制造下一代防彈衣。

10.超級電容

發展電動汽車面臨的最大挑戰就是如何儲存能量。電池性能雖然大幅度提高，但價格仍較為昂貴，充電速度也較慢同時使用壽命較短。超級電容可能成為一種解決之道，雖然所含電量不及電池(至少當前的超級電容技術如此)，但它們沒有與電池一樣的任何缺陷。也就是說，超級電容壽命更長，沒有化學反應產生的污染和電池記憶問題，同時還具有更大的耐用性。

多年來，研究人員就一心要讓汽車超級電容技術趨于完美。目前，美國麻省理工學院正在研究基于納米管的超級電容，阿貢國家實驗室則在探索采用電池-超級電容混合動力的可行性。相比之下，德克薩斯州公司EEStor在這條道路上的步伐邁得更快一些。這家公司在4月宣布其鈦酸鋇設計已經通過關鍵測試。雖然EEStor宣布的消息引發質疑，但他們的合作伙伴、加拿大ZENN汽車公司已開始展開宣傳大戰，宣稱超級電容動力汽車將于2010年問世。

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