新少年·未来课堂 | 仿生技术最新突破！海豚“皮肤”螺旋桨让油轮油耗大幅下降

一、盲盒屋

仿生技术最新突破！

海豚“皮肤”螺旋桨让油轮油耗大幅下降

在浩瀚的海洋中，庞大的油轮如同巨鲸般穿梭于各大港口之间，承载着全球能源贸易的重任。然而，这些海上巨兽也面临着巨大的能源消耗和环境的压力。

近日，一项由我国多家机构联合研发，融合了仿生学和材料科学的创新技术——螺旋桨仿生蒙皮材料，为这一难题带来了突破性的解决方案，给超大型油轮开辟了一条更加绿色、高效的航道。

海豚：高速度低能耗“标兵”

宽吻海豚（Tursiops truncatus）又称瓶鼻海豚，是最常见且最为人熟知的海豚。

自然界中，海豚以其流线型的身体和高效游动的能力而闻名。科学家们长期以来一直对海豚的游泳机制充满好奇，特别是对它们如何在高速游动中保持低能耗感兴趣。

经过深入研究，科学家们发现，海豚皮肤具有独特的物理和化学特性，这些特性使得海豚在水中高速游动时能够大大减少水的阻力。

首先，海豚皮肤表面并非光滑平整，而是由无数微小的脊状结构组成。这些细小的脊状结构，能够在海豚游动时产生微小的涡流，这些涡流形成了一层薄薄的“气垫”，有效减少了水与皮肤之间的直接接触面积，从而降低了摩擦阻力。

其次，海豚皮肤具有独特的弹性和柔韧性，能够随着水流的变化而变形，进一步优化了水流模式。

更为神奇的是，海豚皮肤能够分泌一种特殊的黏液，这种黏液不仅能够填充皮肤表面的微小沟壑，使其表面更加光滑，还具有一定的抗菌性，防止藻类等微生物在皮肤上生长，保持自身皮肤表面的洁净和低阻力状态。

仿生智慧：海豚“皮肤”螺旋桨

大型船舶螺旋桨。

受海豚启发，我国科学家尝试将海豚皮肤的特性应用于船舶技术。

他们的目标，是创造一种能够模仿海豚皮肤特性的人造材料，并将其应用于船舶最关键的部件之一——螺旋桨。

这种被称为“仿生蒙皮”的材料，通过精密的人工合成方法制成，不仅具有类似海豚皮的物理结构，还模拟了海豚皮肤的化学特性。

首先，他们在材料表面设计了微观的脊状结构，模拟海豚皮肤表面的特殊纹理，从而达到减少水阻的效果。

其次，他们选用了具有一定弹性和柔韧性的高分子材料，使得仿生蒙皮能够在水流冲击下略微变形，优化水流模式。

最后，他们在材料中添加了特殊的化学成分，使其表面能够形成一层类似海豚皮肤分泌物的保护层，不仅能降低摩擦，还能防止海洋生物附着，保持表面清洁。

显著成效：节能减排

仿生蒙皮技术在实际应用中展现出令人瞩目的节能减排效果。

根据实际船舶油耗数据分析，螺旋桨敷设仿生蒙皮后，船舶的燃油消耗降低了约2%。这个看似微小的数字，在超大型油轮的运营中却意味着巨大的经济和环境效益。

一艘超大型油轮，每年可以节省300吨以上的燃油，直接经济效益超过100万元。在国际油价波动频繁的背景下，这种燃油节省不仅能够显著降低运营成本，还能提高航运公司的市场竞争力。

另外，每艘应用这项技术的超大型油轮，每年可以减少900吨以上的二氧化碳排放。如果这项技术能够广泛应用，其累积的减排效果，将对全球气候变化的缓解产生积极影响。

值得一提的是，这些节能减排效果是在实际海况下获得的，反映了技术在真实环境中的表现。这不仅证明了技术的实用性，也为未来进一步优化和推广这项技术提供了可靠的依据。

二、奇趣谷

为什么要远离“网红土拨鼠”？

网红土拨鼠表情包。

一提到土拨鼠，大家肯定会想起一张经久不衰的网红表情包

凭着这张表情包叱咤网络界的土拨鼠，成为当之无愧的“网红”，甚至跻身宠物行列。

今年，不少游客选择到高原和草原游玩，一些博主也晒出了自己投喂“网红土拨鼠”的照片。

不过，这看似人与自然和谐共生的画面，在专业人士看来，却充满了危险。

这是为什么呢？

土拨鼠在草原上活动。

土拨鼠，俗称旱獭，它喜欢栖息在草原和高山草甸，集群穴居，挖掘能力极强。主要在白天活动，食量大，耐饥饿，不饮水，喜欢吃含水量大的多汁饲料。

但千万不要看它们憨态可掬，就对它们不加防备！

因为，看似人畜无害的土拨鼠，却是鼠疫等病原体的自然宿主，它们身上的寄生虫，更是鼠疫的传播者。

我国有12种类型的鼠疫自然疫源地，其中一种是喜马拉雅旱獭鼠疫自然疫源地，分布在青海、甘肃、新疆、西藏、四川的广大高原、草原和山地地区。

随着生态环境持续改善，包括旱獭在内的各类野生动物种群数量逐年增多，游客在草原上见到和接触旱獭的机会也变多了。人们对鼠疫没有天然免疫力，如有接触、剥食和携带鼠、旱獭等动物的行为，就会增加感染鼠疫的风险。

鼠疫是人兽共患的自然疫源性疾病，发病急、传染快、病死率高。因此，疾控专家提醒大家，外出游玩时，一定要避免接触旱獭等鼠类，还有野兔、狐狸、狼、狗、猫等动物，更不要剥皮烹食各种野味。

总之一句话，远离它们才是上策！

三、魔卡荟

1.以火星大气为燃料

我国科研团队开发出“火星电池”

火星探测，离不开能源。最近，我国科学家研发出一种“火星电池”，可实现高能量密度和长循环性能，有望应用在火星探测中。

火星自然环境复杂，大气由95.32%二氧化碳、2.7%氮气、1.6%氩气、0.13%氧气、0.08%一氧化碳构成，昼夜温差约为60摄氏度。

针对火星的特殊环境，该团队研发出一种“火星电池”，其独特之处在于放电时直接吸入火星大气作为燃料，极大减轻了电池的重量，为携带进入太空提供了便利。当电量耗尽后，电池可以利用火星表面的太阳能等进行二次充电，为下一次放电做准备。

研究表明，在0摄氏度低温下，这种电池的能量密度高达373.9瓦时每千克，充放电循环寿命达1375小时，这意味着，该电池可在火星上持续使用约2个火星月。

2.全球首个！

几分钟完成“世界最难之一”手术

摁下开关键，机器人复位操作启动。若是不凑近观察，几乎看不到患者肌肉的轻微颤动。仅耗时几分钟，骨盆复位完成。几天后，这位13岁的小姑娘已可以下床走路。

在创伤骨科领域，骨盆骨折闭合复位被公认为“世界最难之一”的手术。

如果将四肢骨折比喻为“筷子”断了，那么骨盆骨折则相当于“碗”碎了。盆腔中有大量的神经、血管和脏器，切开手术极易带来其他损伤，闭合手术只有少数专家才能完成。

为患者做手术的这款机器人，就是全球首个“骨盆骨折复位手术导航定位系统”。它由北京积水潭医院等多家机构组建的攻关团队，历时十余年研制而成。

目前，骨盆骨折复位手术导航定位系统，已在100多例患者手术中得到应用，优良率超过96%，远高于医生徒手复位效果。