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“剪纸”做的机器人能抓起生蛋黄、头发丝 | 环球科学要闻

 skysun000001 2022-01-28

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· 机器人 ·

可以抓起生蛋黄的“剪纸

研究人员展示用机械手抓取物体。(视频来源:原论文)

立体折纸艺术通过切割、折叠使二维薄片材料形成三维的立体结构。然而,根据所需三维结构,尤其是具有复杂曲面的立体结构逆向设计二维薄片的形状和切割方式仍然十分困难。不过,近日一项《自然·通讯》上的研究提出了解决这一难题的新方法。

科学家在二维薄片上连续切出大量平行的缝隙,发现在经折叠后,这些切缝的边界曲率很大程度上决定了三维结构。通过设定目标的边界曲率、调整折叠时的拉伸力和方向,就能控制最终成型,相比直接设定复杂的剪切方案,这种方式大大简化了设计流程。据此,科学家提出了根据三维结构边界曲率逆向推出所需二维前体的方法,并据此设计了能抓取生蛋黄、活鱼、头发等物体的聚合物薄片机器手,以及可以动态顺应表面形变的膝关节热敷贴。这一新方法在工业中具有极大的应用潜力,如设计可编程的软体机器人。

· 天文学 ·

天文学家发现一类新型天体

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图片来源:ICRAR

宇宙中天体忽明忽暗的现象称为“瞬变”(transient),是大质量恒星死亡及其残留物的特征。例如,超新星的缓慢瞬变在几天内点亮星体、在几个月后熄灭;而脉冲星的快速瞬变常在几毫秒至几秒内发生。然而,1月26日发表在《自然》杂志的一项研究发现了瞬变特性不同以往的天体。

研究者分析澳大利亚平方公里阵列低频先导望远镜(SKA)默奇森宽场阵列(MWA)的观测数据,在距离地球约4000光年的银河系范围内锁定了辐射源天体。观测持续的几小时中,该天体每20分钟发射一次极其明亮的射电信号。它的体积比太阳小、发射出高度极化的无线电波,这表明天体存在强磁场。这些特征与超长周期磁陀星(magnetar)吻合,这是一种自转较慢的中子星,目前仅在理论上被预测存在。这项研究发现的天体亮度超过了天文学家对超长周期磁陀星的预期。研究者表示,该天体可将磁能高效转化为无线电波。他们计划回溯MWA数据集,寻找更多类似的天体。

· 物理学 ·

在实验室中实现施温格效应

科学家曾经认为真空是完全空无一物的空间,其中没有任何物质或基本粒子。然而,诺贝尔奖得主朱利安·施温格(Julian Schwinger)在70年前预测,强烈的电场或磁场可以让真空自发地产生基本粒子,这被称为“施温格效应”。这种现象需要极强的电磁场,通常只在宇宙事件中发生,比如在磁星周围或是原子核的高能碰撞中发生。然而近日,一项发表在《科学》的研究中,研究人员通过对特殊设计的石墨烯设备施加大电流,在实验室中实现了类施温格效应。

研究人员用石墨烯制成一些经过特殊设计的超晶格和约束结构,用以提高电场强度,得以在桌面空间中实现异常强大的电场。在强电场下,研究人员观测到电子-空穴对自发产生,产生过程的细节与理论预测吻合得很好。此外,研究人员还将产生的电子加速到光速的1/300,观察到电子变得超亮,提供了高于理论允许的电流。研究人员对这一过程的理论描述与施温格对真空的描述有很大的不同。

· 地球科学 ·

用海洋动物的壳来指示远古时期的海洋环境

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研究人员收集到的形状完好的海螺的壳的化石。图片来源:William Foster et al.

在2.5亿年前的二叠纪末,发生了地球上最严重的生物大灭绝事件——二叠纪-三叠纪灭绝事件,导致90%左右的生物灭绝。有研究表示这次大灭绝由剧烈的火山喷发引起,并向大气中释放了大量二氧化碳,因此理论上海洋会吸收一部分二氧化碳,从而导致海洋酸化,但之前基于海洋岩石的化学证据的研究则对此并没有得到统一的说法。此外,科学家往往通过分析海洋岩石和化石,来探究地球数亿年前发生的事件。近日,一项发表于《科学报告》的研究第一次通过分析海洋软体动物的壳的化石,表示二叠纪末的海洋并没有发生酸化。

研究人员在现在位于挪威斯瓦尔巴群岛的位点,收集了生活在二叠纪末的海螺和双壳类软体动物的壳的化石,并在显微镜下分析了2300多个相应的化石。这些海洋动物的壳是由一种碳酸钙类矿物组成,因此在酸性环境下会被溶解而发生破损。但他们发现这些化石的形状完好,没有出现孔洞等被酸性海水损坏的迹象,这表明二叠纪末,海洋可能并没有发生酸化。

· 健康 ·

大量成年人无法准确判断自己的体重指数和体型

近期,一项发表于《科学报告》的研究显示,只有不到2/3的成年人能正确估算自己的体重指数(BMI),能正确判断自己体型的人连一半都不到。研究者调查了774名波兰成年人,平均年龄为36岁,其中女性占60.7%。他们计算了这些成年人从2010年到2011年的BMI,调查了他们对自己身体的满意程度、BMI值和体型的估算值。

研究人员发现,实验中63.5%的人能正确估算自己的体重指数,49.5%的人能正确估算自己的体型。他们还发现,这些研究对象往往会低估自己的BMI和体型。其中,17.6%的BMI健康者认为自己的BMI属于消瘦,14.3%的BMI超重者认为自己的BMI属于健康,41.6%的BMI肥胖者认为自己的BMI属于超重。除此之外,男性明显比女性更容易低估自己的BMI和体型,也更容易对自己的体型感到满意。

· 物理学 ·

中科院江门中微子实验探测器现场安装工作已全面展开

据中国科学院高能物理研究所,1月21日,江门中微子实验中心探测器的不锈钢网壳主结构第一榀支撑柱成功吊装落位,这也标志着江门中微子实验探测器现场安装工作全面展开。该不锈钢网壳是中国目前最大的单体不锈钢主结构之一,直径41米,由大约900吨低放射性本底不锈钢材料在工厂焊接成构件后,运往实验现场通过12万套高强螺栓拼接而成。该不锈钢网壳将承载35.4米直径的有机玻璃球、两万吨液体闪烁体、两万只20英寸光电倍增管、两万五千只3英寸光电倍增管、前端电子学、电缆、防磁线圈、隔光板等诸多关键部件。

江门中微子实验位于广东江门开平市,2015年开始建设,计划2023年建成运行,项目包括位于地下700米的地下洞室、大型的水池、一个装满2万吨液体闪烁体和光电倍增管的中微子探测器以及少量配套的设施。江门中微子实验将设计、研制并运行一个国际领先的中微子实验站,以测定中微子质量顺序、精确测量中微子混合参数。

· 新冠疫情 · 

截至北京时间1月28日10时,据约翰·霍普金斯大学最新统计,全球累计新冠确诊病例365 657 748例,死亡病例5 636 042例。

根据国家卫生健康委员会官方网站的消息,1月27日0—24时,31个省(自治区、直辖市)和报告新增确诊病例64例。其中境外输入病例25例(上海7例,广东7例,云南5例,北京2例,山东2例,浙江1例,广西1例),含1例由无症状感染者转为确诊病例(在广东);本土病例39例(浙江16例,均在杭州市;黑龙江9例,均在牡丹江市;北京8例,其中丰台区7例、大兴区1例;天津4例,均在河北区;贵州1例,在安顺市;兵团1例,在建设兵团第四师),含2例由无症状感染者转为确诊病例(均在北京)。无新增死亡病例。新增疑似病例3例,均为境外输入病例(均在上海)。

31个省(自治区、直辖市)和报告新增无症状感染者54例,其中境外输入42例,本土12例(黑龙江9例,均在牡丹江市;北京1例,在丰台区;湖北1例,在黄冈市;兵团1例,在建设兵团第四师);当日转为确诊病例3例(境外输入1例);当日解除医学观察27例(境外输入25例);尚在医学观察的无症状感染者808例(境外输入696例)。

截至2022年1月26日,31个省(自治区、直辖市)和累计报告接种新冠病毒疫苗298405.5万剂次。

封面图:Jie Yin, North Carolina State University

文:王怡博、白德凡、clefable、马一瑗、韩佳桐
编辑:李诗源、白德凡

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