你所知道的最黑的黑科技是什么?

2023-2-18 16:14| 发布者: 挖安琥| 查看: 102| 评论: 5

摘要: 任意科学领域类似问题:有哪些最冷的冷知识? - 知乎

任意科学领域

类似问题:有哪些最冷的冷知识? - 知乎


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会员评论

  • wanhuLee 2023-2-18 16:16 引用
    Vantablack——高端黑这货的反射率不到50ppm,长在别的东西上之后,所有的光学信号就都被吞掉了(不恰当的,类似黑洞),只能看到这里有个洞,看不到它的形状(下图的中间部分也是有类似边缘的褶皱的,但是你就是看不见~~

    其实它就是垂直组装的碳纳米管




    呃答完了发现张泽中已经回答过了(-_-),就当补图吧~~
  • 名表鉴定大师 2023-2-18 16:16 引用
    世界上最快的摄像机可以让你看到光的运行。

    试验场景是这样的:一小段激光脉冲从左边进入水瓶,高速摄像机记录下激光在水瓶中运动的过程。

    图片来自https://youtu.be/Y_9vd4HWlVA如果你看不到Youtube上的视频,可以试试TED:万亿分之一秒摄影(能拍摄光运动轨迹的逆天技术)_数码_科技_bilibili_哔哩哔哩。这种摄像技术叫做飞秒照相,出自麻省理工学院的研究人员之手。成像速度达到骇人听闻的每秒1万亿帧。仔细算算你可能会发现一个问题:光在真空中的速度是每秒3 x 10^8米,那么在摄像机产生一幅图片的时间内,光在真空中也只能走0.3毫米。为了生成一幅图像,摄像机需要进行大量的电子或机械操作。这样看来,莫非这个摄像机可以超光速运行?还有一个问题:高速摄影中,每一幅图片曝光时间都非常短。在1万亿分之一秒内,摄像机接收到的光微乎其微,远远不足以生成一幅图片。飞秒照相技术确实玩了一个小花招来避免上述问题。你看到的视频好像是一小段激光穿过水瓶的过程,但实际上,他们向水瓶发射了上百万次激光脉冲,录制了上百万段视频。当然,每一段视频包含的信息量极少,无法观看。然后电脑把所有视频合成为一个,集合了所有视频中的信息。所以,摄像机不需要超光速运行(虽然摄像机的速度确实很高),错过了几帧也没有关系,下一次总会抓住的;每一帧光线太暗也没有关系,把一百万个视频合起来亮度就够了。这项技术还有一些匪夷所思的应用,比如可以看见躲在墙角的人。

    图片来自https://www.slideshare.net/cameraculture/raskar-ted-global-2012-femto-photography在上图的场景中,摄像机不能看见屋里的人。于是,摄像机向门的不同位置发射多次激光脉冲。光子从门上发射,走向不同方向。有少量激光会落到人身上,再次反射。部分激光会再次落到门上。其中少数比较走运的光子会进入摄像机的镜头,被摄像机看到。摄像机通过分析接收到光子的时间,大致判断目标在屋里的什么位置。经过上百万次激光脉冲和成像,摄像机就能建立起一个大致的三维模型。

    图片来自https://youtu.be/Y_9vd4HWlVA飞秒照相技术发表于2012年。从此以后,其他研究机构纷纷跟进,成像速度也得到了突飞猛进的发展。现在的最高纪录为瑞典隆德大学保持:每秒5万亿帧。
  • wanhuLee 2023-2-18 16:15 引用
    讲一个新鲜出炉的「黑科技」,就在上个月,Science (科学)杂志刊登一项最新研究:哈佛大学科学家受到「鼻涕虫」启发,研制了一种新型止血材料 TA(Tough Adhesives),中文翻译「强力胶」,名字起得也是简单粗暴。这种新型材料可以迅速粘连止血,同时又保持极高的组织器官强度。如下图,心脏上的孔洞都可以直接打个「补丁」,惊喜不惊喜,意外不意外?

    用法也十分简单,只需要贴上就行,是不是很简单!

    贴上后需要非常大的力气才能够扯掉:

    而且,即使在有血的表面(湿润环境)也能轻松粘合:

    此外,它的延展性十分好,可以拉伸到原体积 14 倍长度,同时仍可保证粘连处固定良好。

    而且,时间越长,它的粘合作用越强,远远甩掉了其他同类胶水。

    除了粘心脏,还能粘肝脏、粘皮肤、粘软骨、粘动脉等等等等:

    它的细胞组织相容性良好,仅有轻中度的炎症反应。加上操作简单,就连心脏大出血,都可以「一贴止血」,这几乎就是理想中的完美外科吻合止血材料。而这种材料,是从鼻涕虫身上找到的!


    为什么是「鼻涕虫」?目前外科最常用的纤维蛋白胶(fibrin glue)和「502」胶都存在严重缺陷。氰基丙烯酸酯聚合物(「502」胶水有效成分)在含水的湿润环境下会逐渐分解,不但会产生甲醛等毒性物质,而且其强度会随之下降甚至消失。而这对于血管外科吻合来说就存在很大的风险。因此直到目前,仍只能应用于皮肤表面的粘连。纤维蛋白胶(fibrin glue)常用于术后止血。这种粘合剂使用了从血浆中分离的纤维蛋白原,并用凝血酶将其转变为纤维蛋白形成凝块。这些凝块有一定粘性,但无法形成牢固的联结,而且 48 小时内就会被降解。而且其由于纤维蛋白原的特性,会导致手术部位广泛粘连,对未来可能手术造成风险。在传统胶水材料折戟沉沙之时,科学家把目光投向了自然界中的生物。 贻贝、壁虎、蜗牛都能够产生粘液,稳定粘附,而在科学家们的筛选过程中,一种叫做 Arion subfuscus 的鼻涕虫脱颖而出。这种鼻涕虫具有很好的柔软延展性;当遭受威胁时,它会分泌一种特殊的粘液,把它自己和岩石土壤表面粘起来,捕食者甚至很难将它从它胶粘的表面上撬开;而整个粘连过程都是在粘性湿润环境下进行的。哈佛大学 Wyss 研究所迅速以这种鼻涕虫为原型,制备了一种新型双层水凝胶,这种水凝胶提取模拟了鼻涕虫体内双层藻酸盐 - 聚丙烯酰胺基质延展结构。同时借鉴其静电作用、共价键、物理渗透作用,确保粘连的强度。研究团队为了展示这种灵感来源,特意将材料染色做成鼻涕虫的样子放在心脏上:


    为啥这项「黑科技」可以登上顶级大刊 Science ?这要从外科学的发展讲起了,外科学的发展,很大程度上是和外科止血技术的发展分不开的。 从基本的切开、结扎、缝合,到血管「三点式」吻合技术,再到目前各种复杂外科血管阻断吻合方式。可以说,血管外科技术的发展使我们目前习以为常的复杂外科手术成为可能。但是外科技术的发展在最近十几年也遇到了瓶颈。一方面,传统缝扎、电切电凝、超声刀等止血吻合方式,尽管可以有效止血,但是也不可避免的会带来对机体的二次损伤(物理损伤、电损伤、热损伤等),而这些损伤可能比手术本身损伤还大;另一方面,一个优秀的外科医生,不光需要优秀的个人素质,而且需要长时间的专业训练。而重大手术(器官移植、复杂手术)血管阻断时间有限,只能由有经验的外科医生完成,这又进一步限制了外科医生训练可能。而有没有能够能够迅速进行粘连,迅速牢固进行外科吻合的方法呢?科学家很早之前就进行了这方面的探索,但结果却很不令人满意。而现在,TA 的出现,完美解决了这个难题,也因此得到了学术圈的认可。这次的技术创新,不同于以往手术室的技术改良,而是从根本上改变以往 100 多年的止血理念。如果说老一辈的外科医生,只需要拿好手中的柳叶刀的话。那么新一代的外科医生,不但要关心学术进展,同样需要对这些交叉学科技术有所涉猎。而这些,离不开科学的进展和外科技术的革新。这些改变,能够让外科手术实施更加完美,让患者受到的损伤也更少。
    参考文献:1. Li J, Celiz A D, Yang J, et al. Tough adhesives for diverse wet surfaces[J]. Science, 2017, 357(6349): 378-381.2. Science 官网报告:Sealant inspired by slug slime could plug holes in the heart
  • 名表鉴定大师 2023-2-18 16:15 引用
    两年前,科学家们为一名7岁的叙利亚男孩进行了超大面积的换肤手术。这名男孩因一种可怕的遗传缺陷导致全身约80%的皮肤脱落,伤口无法愈合。所幸,再生医学的疗法最终改变了这名男孩的命运。

    由于失去了80%的皮肤,男孩身上尽是无法愈合、甚至已经感染的伤口,只能依靠吗啡暂时缓解疼痛,这已经是其在德国的主治医生尝试过多种治疗方法未果后唯一的选择。这种罕见的遗传疾病名为大疱性表皮松懈症(EB),因基因LAMC2、LAMA3或LAMB3发生突变所致。这三种基因能生产层粘连蛋白,这种蛋白质能使皮肤的表层和真皮层粘连在一起。因此,不幸祸患此病的患者会因为极其微小的碰撞和摩擦而浑身长满水泡,以致破损溃烂。据资料显示,40%的患者会在患病1年内死亡。主治医生曾想过从男孩的父亲身上取下部分皮肤进行移植,但因各种排斥反应方案以失败告终。作为最后的希望,医务人员不得不向意大利科学家——再生医疗领域的先驱Michele  De Luca求助。Michele领导的团队曾在实验室条件下成功将基因编辑后的皮肤再次移植至部分躯体,比如腿部的一小部分皮肤。“但如此大面积的换肤手术,还是第一次”,Michele心里也很忐忑,“患者几乎失去了所有的表皮。”

    首先,医生取下一小部分男孩身上尚存的正常皮肤作为样本,利用基因编辑技术在皮肤细胞核中修正LAMB3基因。由于皮肤中有对应的干细胞,我们的皮肤表皮一直在不停地更新,大概每个月就能完全更新一遍,医务人员正是利用这一点,在实验室中通过小部分的表皮样本,再生出了足够换肤术所用的皮肤。2015年秋天,在经历了两场手术之后,新的表皮终于被成功地移植至男孩的身体,如同拼布一般包裹住了患者的整个躯体。一个月之后,植入的表皮就和更深层的皮肤融为一体。两年过去了,我们不仅等来了论文,还迎来了另一个好消息:到目前为止,男孩的皮肤十分健康,已经回到学校上课,甚至还能参加课外活动踢足球。如果因意外皮肤受伤,也能同正常人一样自己愈合。

    但是,研究人员同时指出,利用基因编辑修正皮肤细胞也有潜在的风险,比如有可能增加患皮肤癌的风险。因此,这种再生治疗是否能长期安全有效还需进一步经受时间的考验。但科学家们坚信,这种治疗方法一定会在将来治愈更多的严重皮肤问题。基因编辑在广义上属于包括转基因在内的基因修饰技术。除了体外培育基因修饰过的皮肤外,近日美国加州大学旧金山分校还完成了首次体内编辑治疗,通过病毒运载锌指蛋白和正常基因进入肝部,治疗一位亨特氏综合征患者。该疗法如果能证明成功,今后的基因治疗将不在需要体外编辑培养细胞,而是可以直接编辑人体自身细胞。那时,基因疗法或许会成为常规的医疗技术。文章来源/The Guardian参考链接/https://www.theguardian.com/science/2017/nov/08/scientists-grow-replacement-skin-for-boy-suffering-devastating-genetic-disorderhttp://www.iflscience.com/health-and-medicine/scientists-replace-80-percent-of-boys-skin-with-epidermis-grown-in-lab-saving-his-life/
  • 奢侈品回收 2023-2-18 16:14 引用
    字面意思上最黑的科技是vantablack,一种能吸收99.96%光线的材料。

    这种材料由英国Surrey Nano Systems 公司研发,每平方厘米有着大约十亿个紧密排列成束状的碳纳米管,几乎可以捕捉一切照在表面上的光线。

    99.96%的光线吸收率是初号机的战绩,它反射的光线已经完全无法被人眼识别,人眼甚至无法在涂了这种涂料的表面聚焦。他们甚至推出了喷涂罐装,不过并没有这么黑。
    左边是与右边相同的面具:

    普通黑颜料和vantablack喷涂的面具:

    只有转到侧面才能看出是不是平面:

    这种颜料用于工业设计简直cool到爆炸!黑到失踪的杯子:

    秒变“纸片人”套装:

    Anish Kapoor设计的黑洞表盘:

    蝙蝠车(雾):


    看不见?看不见就对了!

    总之我很希望这玩意儿能平民化,我想要一件这样的夜行斗篷……请大家移步我的微博获取更多快乐,那边没有粉丝玩单机的我好卑V《冰雪奇缘》里怎么有张春宫图?伦勃朗教你如何把甲方气到脑中风(上)

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