《科技创新与品牌》杂志社2021,国潮起 万物生

科技向未来进发

2021年意义非凡,是中国共产党建党100周年,也是“十四五”开局之年。这一年漫长,疫情反反复复,还没来得及摘下口罩,实现那场说走就走的旅行;这一年又飞快,科技极速更迭,不断刷新着人们的认知。中国的科技工作者们步履不停,创造了一个又一个奇迹。“祝融”探火、“羲和”逐日、“天和”遨游星辰……一大批重大创新成果竞相涌现,创新的“脉动”尤为强劲。

在与科技息息相关的21世纪,人们每一天都可以见证历史,感受颠覆性科技应用到生活和工作中带来的福利。在领略过科技的魅力后,人类探索奥秘的脚步便无法停止,接下来,科技会朝着什么方向发展呢?

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垂直农业也许会在未来几年崛起,成为农业发展的一种趋势。

垂直农业的概念最早是由美国哥伦比亚大学的教授迪克逊•德斯帕米尔提出,是一种蓬勃发展的新型农业。其最诱人的前景在于:传统农业使用的耕地很可能需要退耕还林,而垂直农业则不存在这样的问题。退耕还林是为了对抗全球变暖,通过这一过程,遭到砍伐的林区可以回归到原始状态,再次长满植物,供各种动物栖居,同时减少大气中的二氧化碳,并为娱乐业和旅游业提供美丽的景致。

垂直农业是一种完全受控的作物生产方式,人们能控制环境的温度,光照,气体和湿度,在有限的空间内实现最大化作物产量。在大型太阳能电池板、高科技灌溉、监测系统等现代科技的加持下,垂直“农场”可以最大限度地减少浪费和能源使用,促进回收利用。垂直“农场”里,通常用少量的土壤和水,并配合使用精确配比的营养液便可以支持植物生长,同时,也能够规避风雨和气候的变化,一改“靠天吃饭”的农业现状。

垂直农业在包括城市在内的耕地稀缺的地区,是一种十分高效的食物生产方法,利用垂直堆叠的方式生产农作物,只占用很少的面积,也可以在建筑、集装箱等多种工业空间进行生产。然而,在寸土寸金的城市中建造一个“垂直农场”,所需消耗的成本高居不下,远远超过传统农业。因此,我国的垂直农业模式还处于初级阶段或者说摸索阶段,虽然已经有许多企业开始尝试,但市场也属于非常小众,发展相对缓慢。未来几年,垂直农场将会向靠近客户的地点靠拢,以便降低运输成本,减少排放,更好地发挥优势。

不能否认,垂直农业正在走入我们的生活,成为中国高端农业的一部分。

在“双碳”政策和燃料电池汽车示范城市群背景下,氢能源技术将快速发展。

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纳米机器人

氢是地球上储量最丰富的元素,因此,氢能来源广泛,除了以化石燃料制氢外,还可利用风电、太阳能等通过电解水形式制氢。另外,氢能储运相对便利,氢可以气、液态存储于高压罐中,也可以固态存储于储氢材料中,相对于风能、太阳能等更具优势。不仅如此,以绿氢和二氧化碳为原料制取甲醇,将有助于实现二氧化碳减排,并有效缓解液体燃料短缺的问题,这种来源的甲醇被称为“液态阳光”,可替代汽油广泛应用于化学工业。

作为一种洁净的二次能源载体,氢能被认为是未来能源变革的重要组成部分,被赋予很高的期望。当前,全球氢能发展势头十分强劲,占全球GDP约52%的27个国家中,16个已经制定全面的国家氢能战略,还有11个国家正在制定国家氢能战略。中国是世界第一产氢大国,发展氢能具有较好的条件,且目前我国氢能发展较快,在全球新投资的氢能项目中占比较高,发展潜力较大。

低成本、能效利用率高、无碳排放、便于运输让氢能成为畅想未来的一种可能性,同时也因为氢能源制作成本高昂、存储过程中存在爆炸风险、部分技术未达标、存放所需空间大等特点,使得氢能源短时间内无法与光伏、风电等能源竞争,但它依旧是航空或钢铁等难以实现电气化的行业未来希望。

随着制氢技术的不断革新,相信不远的将来我们便能享受到绿色氢能。试想一下,在未来的某一天,重型卡车、私人飞机、超级高铁等装载上了经过技术改良的氢气存储装置和发动机,当这些巨型运输工具经过身旁时,却很难再听到轰鸣的噪音,也不会闻到刺鼻的油味,那时的天空会变得分外蓝。

商场、餐厅、候车室,随处可见共享充电宝,这种便捷的充电方式也有弊端,其中最大的困扰就是借来容易,还起来难。科技的出现总能解决这些“五花八门”的问题,未来,即将诞生一种新型的充电法宝——人们出门不需要带充电器和充电宝,通过身上穿的衣服,就可以对手机进行无线充电。

近些年,科学研究人员对于各类电池的研发一直推陈出新,新的电池都非常注重使用寿命和绿色环保,相继研发出了新的太阳能电池、可降解电池等,而复旦大学高分子科学系彭慧胜团队构建出了兼具良好安全性和综合电化学性能的新型纤维聚合物锂离子电池,或将可以编织成衣。

纤维锂离子电池具有良好的循环稳定性,循环500圈后,电池的容量保持率仍然达到90.5%,库伦效率为99.8%;在曲率半径为1厘米的情况下,将纤维锂离子电池弯折10万次后,其容量保持率仍大于80%;甚至在重复水洗、挤压等严苛环境下也可以保持较为稳定的电化学性能。

通过十多年持续不断的深入研究,彭慧胜团队已经把纤维电池从实验室样品发展到了产品模型,特别是实现了高安全性纤维聚合物锂离子电池的连续化构建,并致力于推动纤维电池和织物系统的规模化应用研究。

目前,纤维聚合物锂离子电池与生活中常用的平面电池的能量密度相比,还有较大的提升空间;也需要发展面向纤维聚合物锂离子电池构建、性能评估和使用的行业标准或规范,推动其工程转化和市场化应用;此外,在很多应用方面如可穿戴领域,还需要更加先进的编织技术,将纤维锂离子电池高效地编织到各种衣物中,使穿着更舒适、更美观。假以时日,人人便能拥有一件“行走的充电宝”,摆脱低电量焦虑。

纳米机器人是科幻小说中一个常见的概念,它似乎无所不能,在漫威电影《蚁人》中,主角就是通过蚁人战服拥有了可以变小的超能力,穿梭在微观世界里,并以此拯救了世界。

实际上,纳米机器人已经不局限于科幻,完全有可能被创造出来,并拥有改变物质的神奇力量。它的研制属于分子仿生学范畴,根据分子水平的生物学原理设计制造,可以在纳米空间控制、操作,将在各个领域发挥巨大作用,尤其是医学领域,可能会为人类未来带来一场医学革命。在不久的未来,纳米机器人极有可能应用到实际临床医学中去,如今不少科学家已经踏上实现这个梦想的征程。

纳米机器人可以精准杀死癌细胞。恶性肿瘤是危害人类健康的一大杀手。肿瘤的血管系统与肿瘤的生长、侵袭及转移密切相关。通过阻塞肿瘤血管的营养和氧气输运从而“饿死”肿瘤的治疗思路目前已广泛应用于肝癌等恶性肿瘤的物理介入治疗。血液中的凝血酶是肌体凝血系统的一种关键酶,能够快速、高效地诱导血栓形成。如果将凝血酶作为特定的“货物”装载在纳米机器人的内部,通过靶向运输并精确释放至肿瘤血管,诱导凝血产生血栓,就可以通过栓塞肿瘤达到高效抑制肿瘤生长和转移的目的。

纳米机器人还可以变成血栓的克星。人体的血液就像水,血管就像水管,血栓就像塞子,塞子会随着水到处游走,当管子直径小于塞子时,塞子就通不过,将会发生堵塞。血栓虽小,但危害却很大,如果血液中出现血栓,血液就无法流遍全身,将会发生生命危险。而纳米机器人便可以担任“清道夫”的角色,为治疗血栓提供了全新的思路。

不论是能够终结癌细胞的DNA机器人,还是能够在体内“巡逻”的“健康卫士”,都是其在纳米尺度世界中完成了现有科技条件下无法完成的任务,若真正应用到实际医学领域,将为人类的生命健康带来福音。

自比特币、区块链兴起以来,新奇概念层出不穷,数字世界似乎正在加速变化。元宇宙已经让人费解,NFT浪潮又不约而至。2021年3月,从艺术界那幅《EVERYDAYS: THE FIRST 5000 DAYS》被拍出6934万美金开始,NFT就开始席卷各个领域。

什么是NFT?其全称为非同质化代币(Non-Fungible Tokens),简单地说,NFT是区块链的一个条目,而区块链是类似于比特币等加密货币的去中心化数字账本技术。因为NFT不可替代的特性,这意味着它可以用来代表独一无二的东西,比如博物馆里的蒙娜丽莎原画,或者一块土地的所有权。

作为收藏品,NFT具有得天独厚的优势。NFT是建立在区块链基础上的通证形式,每一个NFT都会对应一个唯一地址,也不会再有版权纠纷。因此,利用NFT技术,艺术家们可以创造出独一无二的数字艺术品。这一特性吸引了众多明星和艺术家开始在区块链上进行创作,NFT正在成为一种新兴的艺术形式。

伴随着名人以及名牌的参与,NFT仍保持一贯的高关注度,涉及的领域也在不断扩大,从艺术、音乐、数字藏品到体育、奢侈品、餐饮界等,NFT的前景受到了各界关注。如今,更多的目光正在投向NFT领域,虽然NFT是一项仍处于发展初期的新技术,但其对主流公司和品牌的吸引力是很大的,NFT的采用是不可避免的,无论是现在的还是未来。

NFT未来有很广的应用空间,对于各家企业而言也可能成为业绩的增长点,但要防止对其的应用“误入歧途”。从国际范围来看,目前NFT市场虽然火爆,但鱼龙混杂,投机炒作之风盛行,积累了不小的泡沫。从国内范围来看,现阶段我国企业基本依托自身联盟链,开始试水数字藏品的一级交易市场,但依旧处于摸索阶段。

正如雨果所说,与有待创造的东西相比,已经创造出来的东西是微不足道的。科技成果的红利总是温暖人心,科技创新的未来总是激动人心,人们总是满怀期待,翘首以盼,想象着未来的科技世界。

此刻,科技正在向未来进发,一往无前!