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不走寻常路

不走寻常路

实验室主任刘静

  最近,刘静觉得自己“越来越忙”。

  作为中科院理化所低温生物与医学实验室主任,刘静主持研发的世界首个自主运动的可变韩式1.5分彩历史开奖形液态金属机器不久前在这里问世。这一轰动性的成果,随即引发国内外广泛关注。中科院院长白春礼院士也于近期前往中科院理化所调研,听刘静详细汇报了液态金属系列研究成果及工作展望。

  尽管成就斐然,但对于这个年轻的实验室而言,未来的科研道路仍然漫长。一方面重视低温生物医学的基础研究,一方面也抓紧相关成果的转化,中科院理化所低温生物与医学实验室正在创新之路上不断前行。

  发力液态金属机器

  近年来,实验室因为液态金属机器方面的研究而引人关注。

  2014年6月,刘静团队首次发现电场控制下液态金属与水的复合体可在各种形态及运动模式之间发生转换的基本现象。科研人员通过系统的实验,揭示出室温液态金属具有可在不同形态和运动模式之间转换的普适变形能力。比如,浸没于水中的液态金属对象可在低电压作用下呈现出大尺度变形、自旋、定向运动,乃至发生液球之间的自动融合、断裂—再合并等行为,且不受液态金属对象大小的限制;较为独特的是,一块很大的金属液膜可在数秒内即收缩为单颗金属液球,变形过程十分快速,而表面积改变幅度可高达上千倍。

  2015年3月,刘静团队在该领域再获惊人发现。科研人员在世界上首次发现了一种异常独特的现象和机制,即液态金属可在吞食少量物质后以可变形机器形态长时间高速运动,实现了无须外部电力的自主运动,从而为研制实用化智能马达、血管机器人、流体泵送系统、柔性执行器乃至更为复杂的液态金属机器人奠定了理论和技术基础。

  “液态金属,既可以是像水一样的流体,也可以是固体;既是导体,也可以变成其他材料。未来,液态金属可以在人的身体里面作为骨骼。神经断了,可以用液态金属把断了的神经连起来。液态金属孕育着未来全新的机器。”刘静这样向记者阐述液态金属的重大意义。

  目前,中国正在推动机器人研发,未来可能成为机器人大国。通常机器人是硬壳固定的固体,但刘静认为,未来机器人一定是高度灵活、高度自由的、无孔不入。

  “实际上在科幻电影中的情景一定程度上可以实现。科幻与现实有时只差一步。”刘静介绍说,液态金属机器人概念诞生于一百多年前,十多年前引入计算机芯片领域。液态金属不是一个局部技术,是一个全新领域和工业,目前已经应用于芯片、电池制造等方面,未来还能解决生物医学解决不了的问题。

  “未来,液态金属机器人将呈现出崭新的形态。”刘静告诉记者,实验室也将在这方面继续深入探索,争取作出更多更大的成果。

  致力交叉科学问题

  除了在液态金属方面的成就,实验室主要从事热科学与医学生物技术、信息技术及微/纳韩式1.5分彩历史开奖米技术等领域的交叉科学问题探索,力求基础与应用研究并重。

  据刘静介绍,近年来,实验室在高端肿瘤微创治疗装备、先进芯片冷却技术、微/纳米热学与流体器件的发明和研制以及高/低温生物传热传质学基础研究等方面取得了一批国内外领先的原创性成果,并培养出一批优秀的青年科技人才。

  尽管成就斐然,但回想当年白手起家的岁月,刘静依然感慨万千。

  1999年8月,学成归国的刘静一手打造了中科院理化所低温生物与医学实验室(暨低温生物医学工程学北京市重点实验室),从招兵买马到项目申请,他把毕生所学和全部身家都投入到了这一方时空中。

  功夫不负有心人,多年来,实验室在重大疾病的大型医疗设备、健康管理的普惠型医疗技术、生物医学中的基础热物理问题研究、先进能源技术成果等方面取得了不少科研成果。

  比如,在重大疾病的大型医疗设备研发方面,刘静等人研发了肿瘤微创高低温复式消融治疗系统。该系统是国内外首创的集深低温冷冻治疗与高温消融功能于一体的高端肿瘤微创治疗系统。

  这一系统先借助极端低温对整个肿瘤瘤体的包围杀伤,再通过高强度靶向加热完成对冰球内包裹的瘤体的彻底消融。外围低温冷冻层可防止肿瘤细胞在高强热疗中扩散,同时还保留了低温冷冻治疗无痛感的优点。该技术具有独创性与原创性,在降温/升温性能、治疗成本、操作安全性、适用面乃至低噪音等方面均显著优于国外高端设备。

  在健康管理的普惠型医疗技术方面,实验室研发了基于蓝牙及手机平台的普适性体温无线监测及报警装置,可用于临床及日常生活中人体温度的长期监测及温度异常报警,在医学实践与日常生活中具有重要意义。此外,他们还研发了基于手机的人体心电信号无线检测装置,可应用于运动状态下心电监测、睡眠心电记录、不同生活习惯及心理状态下的心电信号捕捉,由此引申出广阔的普适医疗前景,并代表未来低成本医疗的一种重大发展方向。

  在生物医学中的基础热物理问题研究方面,他韩式1.5分彩官网们提出了纳米冷冻治疗的方法。实验室首次将纳米技术与冷冻手术相结合,构建出崭新的纳米冷冻治疗方法,大幅提升冷冻手术的有效性。

  (原载于《中国科学报》 2015-06-08 第8版 平台)