改变未来的前沿科技：更接近室温超导的材料、全运动机械臂、光能抗感染设备

从万能的超导材料到无处不在的微生物； 从自然界中数千种神奇的物种到控制机器人的代码行。 为了人类的未来，科学家们正在默默探索世界的每一个角落。 每一项前沿研究都是科学家绘制的一幅面向未来的美好画卷，它们都寄托着人类对美好生活的无限向往。

文字| 文静

下一次技术革命的明星：超导材料

超导材料具有绝对零电阻和完全抗磁性两种特性，几乎可用于所有涉及电和磁的领域，包括超导电缆、超导限流器、电机、核磁共振、高能粒子加速器等。磁悬浮列车等领域，以及超导单光子探测器、超导量子干涉仪、太赫兹器件、超导高频谐振器、超导量子比特等弱电场和弱磁场。

7月12日，清华大学张光明教授和中山大学王猛教授领导的研究团队在学术期刊《自然》上发表文章，宣布突破200℃温度的第二类非常规超导族。液氮（77 K）——氧化镍的发现。

传统的高温超导体——铜氧化物包括Bi、Y、Tl和Hg体系。 Tl系列、Hg系列存在毒性高等问题，Bi系列、Y系列存在材质易碎等问题，实现大规模产业化的标准非常困难。 由于铜酸盐超导材料存在缺陷，科学家们一直在努力寻找新型高温超导材料。

第一个镍基超导体是。 此前，科学家已将镊子基氧化物薄膜材料在高压下的临界温度从15K逐步提高到30K以上（压力12GPa）。 然而，单晶或体超导尚未在该系统中实现。 因此，科学家们也希望在其他氧化镍材料中找到高压下的非常规超导性。

在这项新研究中，科学家们在单晶样品中发现了约 80 K（压力为 14 GPa）的高压诱导超导性。 这是镍基超导体研究的新突破。 借助此前在网铜超导和铁超导领域的积累，科学家们一定能够在镍基材料中找到更多的超导体，进一步突破温度和压力的限制。

折纸机械臂：更灵活，具备水下作业潜力

模仿软体生物的软体机械臂可以适应网复杂的环境并保证抓取目标的完整性。 是软体机器人领域的热点研究方向之一。 软体机械臂在工业生产、航天作业、助老助残、微创手术、复杂环境搜索检测等方面具有广阔的应用前景。

7月19日，浙江大学徐岩教授和西湖大学蒋汉清教授领导的研究团队在学术期刊《自然通讯》上发表文章，展示了他们在软体机械臂方向的研究成果——基于折纸的结构全运动模式流体驱动模块。

自然界中生物的大部分运动都是由3种基本运动类型组成——弯曲、扭转和收缩/拉伸。 在这项新研究中，科学家们开发了一种机器单元，可以实现弯曲、扭转和收缩/拉伸配置以及这 3 种基本类型的 4 种组合，总共 7 种不同的运动模式。

多个模块串联起来，加上一个抓手，就形成了一个“折纸机械臂”。 折纸机械臂可以执行更复杂、更精细的动作。

科学家们对传统的连接结构进行了优化。 时间方面，缩短了连接所花费的时间，使得每个模块连接后可以立即执行功能，并且可以随意增加或减少驱动单元； 在空间方面，所需模块的数量减少。 数，扩大了折纸机械臂的工作空间。

这种具有通用变形模式的折纸机械臂不仅在完成复杂动作方面具有巨大潜力，而且在复杂环境下执行任务时也具有优势。 在实验中，科学家们通过释放和吸入空气来控制模块和机械臂的运动，液体和气体都具有相同的流体特性。 如果未来利用水驱动模块和机械臂的研究成熟，将有可能通过折纸机械臂进行水下操控。

监测真菌感染的智能设备：应对世界耐药性问题

耐药微生物感染是一个世界性的公共卫生问题。 真菌感染比细菌更难治愈，并且更容易产生耐药性。 因此，真菌感染的早期发现和干预非常有必要。 科学家为了方便远程医疗而研发的一系列智能伤口监测设备，对于监测细菌感染也有较好的效果。 要实现真菌感染的有效监测，还需要克服更多困难。

7月19日，香港中文大学唐本忠和赵政领导的研究团队在学术期刊上发表文章，提出了一种智能便携式系统，可以在几秒钟内监测真菌感染，并利用光能进行治疗、抗真菌治疗。真菌活性达96%以上，可使伤口在1周内愈合。

该智能系统使用配备有真菌敏感聚集诱导发光材料（）的荧光薄膜传感器作为伤口敷料。 与传统荧光材料相比，具有强度高、光稳定性好、能促进活性氧产生等优点。

通过配置智能手机上的紫外光源和白光源作为激发源，可以检测伤口敷料的荧光变化。 结合远程通信技术和图像分析技术，智能系统还可以进行无线数据传输和感染程度分析，以便我们可以与医生远程沟通伤口变化。

另外，根据分析结果或医生的建议，我们还可以将设备切换到光动力治疗模式，即采用低功率白光照射（5 mW/cm2）进行1分钟的光动力治疗。

这一智能化系统在一定程度上推动了智能家居医疗的发展，为攻克耐药微生物感染这一世界性难题提供了新思路。

参考：

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