我的科學(xué)地帶

內(nèi)容概要

好奇多問是孩子們的天性，少年朋友們，在你的心里是否也有許多為什么：機器人會做什么？未來的科技會是怎么樣的？……快來這里吧！本書會為你解惑。這是一本輕松愉快的科普力作，集知識性、趣味性于一體！    本書以當代科技為基礎(chǔ)，以前瞻性的思維，勾畫出一幅末來科科技社會的宏偉畫卷。

書籍目錄

納米技術(shù)與航天神奇的失重飛機現(xiàn)代飛機研制中的試驗空天飛機是什么？各種各樣的塑料在冰天雪地里飛馳可折疊行駛的新式轎車車禍終結(jié)者客機失事之謎翻譯自然的設(shè)計——建筑設(shè)計中的仿生學(xué)仿生材料前景廣闊能讓混凝土呼救嗎？水立方圖案的秘密紅外測溫儀及其他人類的終極形態(tài)：生化機器人智能機器人時代的來臨火星服修復(fù)與納米機器人未來的機器人醫(yī)院未來20年新技術(shù)展望超聲波為什么能清洗？高科技下的“可能”用“冰調(diào)”，開“氣車——大有作為的“功能替代”陶瓷也透明未來千年的新技術(shù)設(shè)想人類視野的拓展走近單反數(shù)碼相機機器蟑螂拯救生命的新技術(shù)修補心臟的新方法假如記憶可以移植大有作為的微膠囊技術(shù)防輻射的微型藥丸深海下的手術(shù)檢測高科技呵護食品安全人類能復(fù)活恐龍嗎？智能馬達新角色智能天線開啟無線新時代裝上芯片的電子衣服令人神往的隱形傳輸驚人的飛秒激光器變色技術(shù)的妙用超導(dǎo)造福人類循聲辨魔奇異的不定態(tài)材料生活中的高新技術(shù)電動汽車離我們有多遠

章節(jié)摘錄

插圖：納米技術(shù)與航天納米技術(shù)是指在0.1～100nm尺度空間內(nèi)研究電子、原子、分子的內(nèi)在運行規(guī)律和特性的新技術(shù)，采用這種技術(shù)人們可以按照意愿來操縱原子、分子，或者原子團、分子團，制造出具有特定功能的微型材料和設(shè)備，將人類工業(yè)加工處理技術(shù)提高到前所未有的水平。納米是一個非常小的單位，1納米等于1米的10億分之一。如果將地球直徑設(shè)為1米的話，1納米就相當于一個乒乓球，可想而知它有多??！當一種物質(zhì)被“切割”成這么小時，它的物理、化學(xué)性質(zhì)就會發(fā)生很大的變化。利用物質(zhì)的這些特性，人類可以研制出非常小的、具有獨特功能的材料和設(shè)備。例如，在納米電路中用1個電子就可以實現(xiàn)硅芯片半導(dǎo)體電路中10萬個電子才能實現(xiàn)的“通”、“斷”特性，它有可能成為未來更小、更精確和能耗更低的芯片的基礎(chǔ)。采用納米技術(shù)研制的器材和設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、成本低等諸多優(yōu)勢。因此，納米技術(shù)已經(jīng)成為21世紀技術(shù)革命的核心?？茖W(xué)家們預(yù)計，納米技術(shù)在新世紀中的應(yīng)用前景廣闊，已經(jīng)涵蓋了材料學(xué)、測量學(xué)、機械學(xué)、電子學(xué)、光學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)等眾多領(lǐng)域，信息技術(shù)與納米技術(shù)的關(guān)系已密不可分，納米技術(shù)在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用前景更為廣闊。下面，舉幾個例子說明納米技術(shù)在航天領(lǐng)域中的應(yīng)用。輕小的航天器采用納米技術(shù)可以使科學(xué)家和工程師設(shè)計并生產(chǎn)出用于飛機、火箭，空間站等需要的輕質(zhì)、高強度、熱穩(wěn)定的材料，制造出成本只有6萬美元、大小如一輛小汽車的微型航天器，其發(fā)射費用可以從目前的每磅1萬美元降低到200美元。納米器件可增加航天器的有效載荷，更重要的是可使耗能指標指數(shù)成倍地降低。這方面的研究內(nèi)容還包括：設(shè)計和制造重量更輕、強度更高、熱穩(wěn)定性更好的納米結(jié)構(gòu)材料，為微型航天器研制用納米集成的測試、控制和電子設(shè)備，研制低能耗、抗輻射、高性能的計算機。布滿太空的納米衛(wèi)星網(wǎng)未來的太空，袖珍式的“納米衛(wèi)星”將布滿天空。這些衛(wèi)星的各個部件都是用納米材料制造的，并用納米技術(shù)將它們裝配在一起，總重量0.1～10千克，具備了現(xiàn)在衛(wèi)星的所有功能。因為體積小、重量輕，一枚小小的火箭就可以發(fā)射數(shù)百顆、甚至上千顆“納米”衛(wèi)星，形成覆蓋整個地球的衛(wèi)星網(wǎng)，對地球上任何點進行不問斷的監(jiān)測、偵察和信息轉(zhuǎn)發(fā)，即使少數(shù)納米衛(wèi)星失靈，也不會使整個系統(tǒng)癱瘓，僅降低一些功能而已，這是現(xiàn)有的衛(wèi)星達不到的。生產(chǎn)這種衛(wèi)星不需要大型廠房和設(shè)備，科研單位、大學(xué)的實驗室里就可以將它們造出來。納米衛(wèi)星的生產(chǎn)成本低、周期短（約2年），又具有極強的靈活性、生存能力和軍事用途，受到各國軍事家的青睞。美國、俄羅斯等航天大國和許多中小國家均投人大量人力物力加緊研制。例如，在2005年，俄羅斯發(fā)射了一顆遠距離探測地球的納米衛(wèi)星，它的體積比家用奶粉桶略大一些，重5千克。在這顆衛(wèi)星上，裝有數(shù)碼相機，其拍攝視野寬度為290千米，照片分辨率50米。衛(wèi)星上的無線電發(fā)射器可以將照片傳回地面，購買這顆衛(wèi)星使用權(quán)的用戶只要用小型接收站就可以自己接收衛(wèi)星信息。地面控制人員可頻繁地與“納米衛(wèi)星”聯(lián)系，甚至可以像“用手機打電話”那樣快捷。此外，美國、英國等國也發(fā)射過納米衛(wèi)星等。2004年4月，中國清華衛(wèi)星技術(shù)有限公司研制的首顆納米衛(wèi)星“THNS-1”也發(fā)射升空。為了配合納米衛(wèi)星，美國正在研制一種納米火箭；它只有半個火柴盒那樣大，但它的推力是驚人的，可以產(chǎn)生13.2牛頓的力，它的推力質(zhì)量比相當于航天飛機的幾百倍，但耗費很低，只要花費幾百鎊就可以將衛(wèi)星送上天。乘天梯到月球觀光“敢上九天攬月”，這曾是中國人的一句豪言壯語。但是，不久的將來，不僅航天員可以到月球探險，普通人也可以到月球去旅游。這已經(jīng)不是奇思妙想，納米技術(shù)的產(chǎn)生為人類提供了這種條件。建造太空天梯最大的問題是天梯的纜繩，它們必須異常的輕巧，又要十分堅硬，能夠承受超強壓力，同時還要能夠耐腐蝕。為了這種材料，科學(xué)家們苦苦等了幾十年。現(xiàn)在，可以制造天梯的材料終于研制出來了。1991年，日本科學(xué)家發(fā)明了碳納米管，它是一種由碳原子組成的空心圓柱體。圓柱體直徑約為30納米，僅是人頭發(fā)粗細的1／5000。它像鉆石一樣堅硬，但是又柔韌地足以形成纖維，其強度可達到鋼的100倍。如果用它來做天梯纜繩，可以制成寬約1米，厚度比紙還要薄，卻能支撐13噸有效載重量的纜繩。現(xiàn)在，科學(xué)家已經(jīng)著手進行地球天梯的研究。首先需要解決的是納米碳管的成本問題。休斯頓賴斯大學(xué)的史密斯等正在研制一種新的碳納米鋼索材料，它將制造碳納米鋼索材料的成本降低到每克1美元以下。

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