原创《展示力量改变人类生活（下）》：本文是一篇关于力量论文范文，可作为相关选题参考,和写作参考文献。
近日,据《科学美国人》网站报道,世界经济论坛在夏季达沃斯年会上发布了2016年度十大新兴技术,这份榜单由该论坛的新兴技术跨界理事会编纂,和《科学美国人》杂志合作发表.他们相信这十大技术展示了创新的力量,能够改变人类的生活,以及变革工业的面貌并保护我们的星球.
入选技术集中在可以改善人们生活、推动行业变革和维护地球生态等领域.理事会在遴选榜单时,非常看重一个标准： 某项技术的发展是否以2016年为重要转折点. 因此,榜单上可以看到一些已经知名多年,但现在才达到成熟水平、产生重要影响的技术.
芯片器官带来人类生物学新视野
很多重要的生物学研究和实用药物测试只能通过研究某个器官在工作时的“一举一动”才能进行,一项新技术能在微芯片上培育功能性的人类器官块,这种所谓的“芯片器官”或许可满足这一需要,使科学家能以前所未有的方式研究生理学机制和行为,为药物研发提供机会.
2010年,哈佛大学威斯研究所的唐纳德·因格贝尔利用微型品制造技术和组织工程技术,将人类细胞和真空芯片结合,制造出了“一片”能自由呼吸的“芯片肺脏”,这是第一款芯片器官.
私人企业闻风而动,例如由因格贝尔和威斯研究所的其他同事领导的“模拟（Emulate）”公司和研究机构、业内公司和包括美国国防部先进研究计划局（DAPRA）在内的政府部门缔结了合作关系.迄今为止,已经有多个组织报告成功制造出了肺、肝、肾、心脏、骨髓以及眼角膜等的“芯片器官”.比如,源自英国牛津大学的CN Bio研制的名为量子-B的肝脏芯片可以帮助科研人员找到治愈乙肝这种肝脏病毒性感染的方法.而其他人表示会紧随其后.
每个芯片器官的尺寸大约和USB存储器相仿.它由柔韧、半透明的聚合物制成.在芯片内部存在布局复杂的微流体管道,每根微流体管道的直径不到1毫米,布满取自目标器官的人类细胞.当营养物、血液及实验药物等测试用混合物被泵入管道时,这些细胞会复制活体器官的某些关键功能.
芯片内部的小室经过安排可以模拟某一器官组织的特殊结构,例如肺部微小的气囊.然后,空气通过气道可以非常精确地模拟人类的呼吸.和此同时,可以将混合着细菌的血液泵入其他管道,然后科学家就可以观察细胞如何对感染做出反应.这项技术将使科学家看到以前从未看到过的生物机制和生理行为.
由于一些“芯片器官”装置对诸如细菌以及空气污染产生的反应和活体器官相似,在未来将有可能会被用来测试药物安全以及人体对环境的反应.若获得监管部门批准,这些装置能大大减少制药检查方面对活体动物实验的依赖,同时也能减少制药成本、缩短药物推向市场的时间.
而军队和生物防御研究人员看到了芯片器官以不同方式挽救生命的潜力.模拟肺脏和其他类似的设备或许可以用于测试人体器官对生物、化学或放射武器的反应.因为*原因,目前还无法进行类似的测试.
钙钛矿太阳能电池效率大增
目前支配世界市场的硅基太阳能电池面临着三个瓶颈.一种新的制造高效太阳能电池的方法——利用钙钛矿来替代硅或许能一次解决这三个问题并且从太阳光那里获得更多电.
硅基光伏电池的第一个局限性在于,它们由一种很少在自然界中能够找到纯净成分的元素制成,尽管氧化硅并不短缺,但是,将其中的氧气去除从而获得纯净的硅会耗费大量能量.一般来说,制造商们在一个电弧炉内将氧化硅在1500到2000摄氏度融化,在此过程中会排放不少温室气体,因此,制造硅基光伏电池的成本相对来说就比较高.
钙钛矿是一类范围广泛的材料,其主要由碳和氢制成的有机分子结合铅等金属以及氯等卤族元素采用三位晶体结构制成,其制造成本更加低廉而且排放更少.制造商们可以将很多液态溶液混合,然后沉积出钙钛矿薄膜,不需要电弧炉,薄膜本身也非常轻.
这些属性因此消除了硅太阳能电池的第二个限制：坚硬且笨重.平的以及大块板状的硅基光伏电池表现最出色,但是,这些太阳能电池板使得大规模安装非常昂贵.
传统硅基太阳能电池的第三个主要限制在于其能源转化效率,15年来,其能效一直卡在25%.当钙钛矿首次问世时,其能效比硅基太阳能电池更低.2009年,由铅、碘化物以及铵制成的钙钛矿太阳能电池只能将4%的太阳光转化为电力,但是,钙钛矿太阳能电池的发展势头非常迅猛,部分原因在于钙钛矿由数千种不同的组成.
到2016年,钙钛矿太阳能电池的能效已经超过20%,7年之内提高了4倍,而且,过去两年更是令人惊叹地翻了一番.它们目前在商业上和光伏电池展开竞争,且可能远远没有达到效率极限.尽管硅基太阳能电池技术已经非常成熟,但是,钙钛矿太阳能电池处在不断地优化过程中.
尽管钙钛矿的未来依旧困难重重,但在能源紧缺的今天,人们不会放弃任何产生新能源的机会.和其他新兴的电池技术携手,钙钛矿太阳能电池或许也能改变缺乏可靠电力的12亿人的生活水平.
系统代谢工程学将微生物变成工厂
跟踪我们每天购买和使用的产品,从塑料、衣物到化妆品和燃料,追本溯源,你将发现大量物体都由来自于地下深处的物品制成.制造这些产品的工厂也或多或少由这些由各种化学物质组成.而且,这些化学物质来自于主要由化石燃料提供能量的工厂,这些工厂能将石油化学产品变成其他各种化学物品.
用活的有机物代替石油化学产品、天然气和煤来制造我们日常生活中所用的产品不仅对气候和环境有利,对全球经济来说也是一件好事.我们已经在农业领域使用这种方式.从长期角度来说,在制造拥有很多属性的廉价材料方面,微生物拥有很大的潜力.我们可以摒弃目前从地下挖取原材料的方式,代之以在巨大的充满了活体微生物的生物反应器内“孵化”出这些材料.
力量论文参考资料：
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