中國科學院公眾科學日開啟,無氟防水衣等展品亮相

和牛頓等NPC合照、親手做趣味實驗、聽院士以通俗易懂的方式科普前沿成果……5月16日,中國科學院第二十二屆公眾科學日啟動,138家院屬研究機構及相關單位組織約350場科普活動,6000餘名科研工作者和誌願者參與,開放科研場所超過300處。

向大自然學習,「不灑水的杯子」有望量產

拿起滴管向白T恤衫滴彩色液體,水珠在衣服表面滾落,衣服卻沒濕。在中國科學院理化所展台前,小朋友們爭先體驗「打不濕的衣服」。近年來,含氟衝鋒衣因對環境和人體存在健康風險,讓不少戶外愛好者望而卻步。理化所研究員董誌超則向自然界「偷師」,研發出一款無氟防水衣。

中國科學院理化所誌願者演示不沾水的衣服。新京報記者 張璐 攝中國科學院理化所誌願者演示不沾水的衣服。新京報記者 張璐 攝

據展區誌願者趙柯心介紹,彈尾蟲是比螞蟻還小的生物,為了在潮濕的土壤、枯枝落葉中生存,它們進化出了一套堪稱完美的「防沾濕盔甲」。科學家用電子顯微鏡觀察發現,彈尾蟲的表皮佈滿了奇特的微型蘑菇狀結構和納米級的精密脊線。這套天然防沾濕盔甲具有極強的拒水能力。受此啟發,科研人員開發出新技術,在纖維表面構建二氧化矽殼層。

「普通的防水衣塗層不耐摩擦、洗滌,但我們研發的衣服清洗100次之後,拒水效果依然非常好。」趙柯心說,和雨衣防水不透氣不同,這件衣服的氣孔完全不受防水殼層影響,可以實現透氣、排汗功能。目前,科研人員正在與服裝廠商合作,計劃對防水衣批量化生產。

利用仿生學原理研發,即將走進人們生活的還有一款展品——怎麼晃都很難灑出水的杯子。這款不怕灑的「仿生杯」內壁設有齒輪結構,趙柯心將它和普通杯子各倒入約90%的水,放在一個托盤中搖晃。令觀眾嘖嘖稱奇的一幕發生了——與普通杯子裡的水灑得到處都是不同,「仿生杯」中的水像被鎖住一般。未來,在顛簸的旅途中,使用者也可以安心喝水。

托盤右側不怕水灑的「仿生杯」內壁設計了齒輪結構。新京報記者 張璐 攝托盤右側不怕水灑的「仿生杯」內壁設計了齒輪結構。新京報記者 張璐 攝

這個杯子的設計靈感,來自食蟲植物豬籠草。豬籠草的捕蟲籠里裝著消化液,即便在風雨中劇烈搖晃,這「一池液體」也極少灑出。奧秘在於豬籠草內壁具有一種特殊的 「異質浸潤性邊界」 ,下部是親水的,吸引液體;上部是疏水的,排斥液體。這個邊界就像一個無形的「鎖」,將消化液牢牢地鎖定在下方親水區域。在杯體設計時,董智超研究員還加入了睡蓮的「絕活」,睡蓮葉子有一個30度缺角結構,即齒輪結構,這個結構能讓睡蓮穩穩地「釘」在水面上。

這款杯子可以供公眾日常使用,利用這一結構製成的穩液容器還可以優化儲液運輸,有效抑制液體在運輸過程中劇烈晃動,提升行車安全性。

大科學裝置、實驗室等向公眾開放

「開放」是中國科學院公眾科學日的關鍵詞,一批平時難得一見的大科學裝置、實驗室和野外台站集中向公眾開放。

大科學裝置方面,高能物理研究所在北京懷柔和東莞鬆山湖分別開放同步輻射光源和中國散裂中子源,生物物理研究所首次開放多模態跨尺度生物醫學成像設施;國家同步輻射實驗室與深空探測、半導體芯片物理與技術、腦認知與類腦智能等全國重點實驗室歡迎公眾來一探究竟;精密測量科學與技術創新研究院、西北高原生物研究所等組織了武漢大地測量、青海海北高寒草地生態系統等國家級野外台站的實地體驗。

上午,中國科學院力學所熱鬧非凡,這裏的互動體驗活動分為「古代力學」「經典力學」「近現代力學」三個板塊,公眾可以在體驗中瞭解力學發展歷程中的實踐探索、經典原理和典型應用。其中,「近現代力學」板塊展示了來自力學所、北京大學等的多個前沿科技展項,包括球形多模態無人機、液體火箭發動機、搬運外骨骼機器人等硬核裝備,讓公眾體驗力學與工程應用結合的魅力。

土力學實驗室、氫氧爆轟激波風洞、微重力落塔、空泡與空化瞬態動力學實驗室等約十個實驗室向公眾敞開大門。「材料力學實驗室共配備了5台材料力學試驗機。這些設備可以對各種材料進行壓縮、彎曲、剪切、扭轉等基本力學實驗,是研究材料‘脾氣秉性’的關鍵工具。」力學所研究生連旭燦作為誌願者,一邊演示,一邊為參觀的小朋友們介紹。

他將紙杯放在量程為1000牛(100千克力)的設備夾具中,通過電腦控制上方的壓頭,演示測量它們能承受的最大壓力是多少。據介紹,這台設備可以對金屬材料、橡膠等高分子材料和骨頭等生物材料進行測量。「對於金屬材料,我們通常會把它壓到‘屈服點’。」他進一步解釋說,材料長度或形狀發生0.2%的變化時,就達到了屈服點,這意味著材料發生不可逆的損壞。而通過這些測試,研究人員可以全面瞭解材料的力學性能,比如橡膠的拉伸強度、抗疲勞性能,甚至骨頭的強度等。

院士領銜,科普講解最前沿科研成果

公眾科學日上,院士群體支持和參與科普事業,帶頭傳承弘揚科學家精神。饒子和、劉維民、馬於光、陳春英、唐智勇、陳小龍、張偲、朱教君等數十位兩院院士圍繞多個學科領域開展科普報告和互動交流,講解最新最前沿的科研成果。

本屆公眾科學日還專門為科學教師、香港青少年兩大群體量身定製探訪活動:60位科學教師深入科研院所參與特色實操研學;50位香港青少年代表走進深圳先進技術研究院,參觀高端科研平台,參與科普互動體驗,與內地科學家面對面交流。

聚焦新質生產力,機器人家族組團亮相

本屆公眾科學日,各地院所圍繞「新質生產力」主題推出豐富的科普活動。新材料領域,過程工程研究所搭建了鋰資源高值化利用全景科普場景,從鹽湖提取、礦石冶煉到高端材料製備與綠色回收,一條清晰的「白色石油」全生命週期之旅躍然眼前;國家納米科學中心開放微納加工超淨室,帶領公眾走進微納世界,近距離瞭解前沿材料和先進製造技術。

公眾體驗「穿越火線」遊戲,瞭解運動控制與穩定性相關知識。中國科學院力學所供圖公眾體驗「穿越火線」遊戲,瞭解運動控制與穩定性相關知識。中國科學院力學所供圖

新能源領域,上海應用物理研究所就第四代核裂變反應堆技術的核心代表——釷基熔鹽堆、合肥物質科學研究院就「人造太陽」——全超導托卡馬克核聚變實驗裝置,紛紛開展專題科普講座,讓公眾近距離感受清潔能源的未來可能。

人工智能領域,中國科學院自動化研究所「靈巧手和機器人」「輪足機器人」「仿生水下機器人」「水下仿生機器魚」等悉數亮相,勾勒出形態豐富、靈動有趣的機器人家族圖景,吸引眾多遊客駐足。「智能讀心」「腦控智能車」等展項趣味十足。

本屆公眾科學日由中國科學院學部工作局組織實施,中國科學院計算機網絡信息中心提供技術支持。

新京報記者 張璐

編輯 張樹婧 校對 盧茜