iCANX-Talks -全球前沿科技公开课（视频课）智慧树知到期末考试答案2024年

iCANX-Talks—全球前沿科技公开课（视频课）智慧树知到期末考试答案2024年iCANX-Talks—全球前沿科技公开课（视频课）Q：人工树叶在大规模生产中面临的挑战以及解决方法A：对于整个反应系统，尤其是反应器，进行规模的方法是一个挑战。但是我认为与传统的化学反应器相比，它们（光电反应器）更加经久耐用，但是还需要在设计时考虑入射光的位置，电解质的选用等问题。

A:错B:对答案:对Q：能否评价一下您的纳米针的机械强度和生物相容性？A：关于纳米针的生物相容性，我们一直在研究纳米针是否会影响基因表达。当在纳米针上培养细胞时，实际上我们发现基因表达几乎没有变化。同时，我们还发现，如果仅仅在纳米针上培养细胞，针没有穿透太多细胞。这一定程度上能解释为什么在纳米针上培养细胞，但细胞行为没有发生太多变化。然而，在施加电脉冲穿透细胞膜后，基因表达会明显地发生变化。因此，在这种情况下，如果仅在不施加电脉冲的情况下在纳米针上培养细胞，那么生物相容性就非常好。如果你想使用电脉冲在细胞膜上开孔，那么就需要考虑安全问题。在我们的工作中，每天将电脉冲施加到细胞上的周期不超过8个，因此没有连续在细胞上开孔，而是“细胞膜开孔-等待细胞休息约一小时-再次开孔”。至于纳米针的机械强度：我们的纳米针是使用一些坚硬的材料制成的，这些材料不易变形，因此纳米针在培养细胞时仍可以保持较好的机械强度。但是，我们也从实验中发现：相较于在培养在平坦的基板上，培养在纳米针上的细胞，基因表达较少，细胞运动行为也较为缓慢。

A:对B:错答案:对Q:QDs的成本和前景如何？A:在这里并不能对QDs的成本给出一个准确的答案，但是目前该技术机已经得到广泛的研究，在进一步的发展过程中成本是一个共同关注的问题，相信最终的QDs会变成一个成本和价值可观的产品。

A:对B:错答案:对Q：生物打印与蘸笔纳米刻蚀技术（dip-pen）的区别与其优势是什么？A：生物打印本身还是基于传统打印技术，例如通过喷嘴在工作台上的转移用来分配液滴，但是水相体系允许我们有一个内置过程，例如液相分离。我们还可以利用更利于细胞生长和维持的溶液，还可以利用分配性质来移动和区分“墨水”中的细胞，这些方法让我们更接近于生物体系中的分级组装和分级结构。传统的dip-pen书写技术和纳米打印技术都需要借助把喷嘴本身做得更小来构建多级打印结构，这里我们可以仅借助液相分离体系就可以提高打印结构的复杂度。

A:对B:错答案:对Q：您在讲座中提到了电影《Alita》，它很好地反映了未来的科技。在未来，人工智能不仅仅作为机器人的一部分，而会与电子科技甚至生物体相结合，这就给电子设备和生物体之间的接口带来了挑战，您如何看待这个问题？A：这是一个非常大的问题。对于像Alita这样的科技载体，它是多个领域科技的结合体，例如材料科学、电子科学、机械科学、生物科学、计算科学甚至设计学等等，这也给我们的教育抛出了一个问题，我们如何让我们的学生专注于解决一个问题的同时拥有广阔的视野和思路，学会与不同领域的人合作，这不仅仅是学科的交叉，而是真正意义上的跨学科研究，掌握了这些能力，才能够解决这样的综合问题，做出高于前人的科技成果。

A:错B:对答案:对Q:这种离子水凝胶除了具有良好的导电性能外，还具有其他优异的性能。这种材料在其他领域的应用怎么样，例如储能或生物传感器件？A：对于储能方面，水凝胶作为离子导体可作为电池中的电解质。它还具备许多其他性能，我认为在生物传感上它也有良好前景。如何与人体集成？如何实现同时测量多种生物物质？如何在单次电压测量下区别不同信号？可能初期需要机器学习来实现。因为人体就是一个复杂的水凝胶体系，如果我们能区分出这些信号，我相信我们将能创造出更好的凝胶体系。

A:对B:错答案:对Q:在讲座的最后，您列出来橡胶电子发展路线图，那么请问您觉得橡胶电子未来的市场会在哪里？A:在未来，我认为橡胶电子的应用会很广泛，未来市场对橡胶电子需求可以来自于方方面面，比如：交互式显示器，交互式触摸面板，智能穿戴，生物电子等。

A:错B:对答案:对Q：快速黏合贴片非常有趣且利于外科手术操作，它是否会影响伤口的正常愈合？基于此类生物胶水，能否实现其多功能集成，如传输生理信号至PC端？A：首先第一个问题的答案是肯定的，这种生物黏合贴片可以加速伤口的愈合。相比使用手术缝线造成伤口的再次损伤，快速黏合贴片无需任何药物辅助，仅靠机械黏附机理便可实现伤口的自动快速愈合。第二个问题，生物水凝胶能否耦合其他功能，实现生物水凝胶的多功能化集成，答案也是肯定的。例如，将药物传输功能集成到生物胶水中，然而，这个观点面临的挑战是——如何将药物精准的传输到目标区域。例如，将伤口缝合技术集成到生物胶水中，可避免传统缝线技术对伤口造成的更多损伤，甚至微创手术时可贴附生物胶水至伤口处实现伤口的无创缝合。最后一个问题是有关未来发展的，现有的植入式人机接口存在诸多缺陷，未来人机接口的发展甚至可以消灭现有冗杂的接口，利用贴片式生物胶水实现人机通讯，同时赋予该生物胶水接口电气功能、光电功能和化学功能等。需要注意的是，未来的柔性机器人只是一个单纯的辅助设备，协助医生救死扶伤、改善人体健康状况等。

A:对B:错答案:对Q：您研究了很多整合微流控系统的应用，能否评价一下将微流控和可穿戴传感器整合在一起的优势？A：我们选择和微流控结合，最初是因为我们擅长微流控。后来我们花了很多精力发展基于微流控的传感器，这当中有利也有弊。首先，当我们采用微流控的时候，基本上很难做到非常薄的传感器，比方说JohnRogers还有其它几个实验室发展出了非常薄的可以直接贴合皮肤的传感器。不过这一点其实我们并不担心，因为当我们在和用户谈论的时候，发现他们更希望这些产品有一定的厚度以便更好的抓取以及从表面掀起。它的优点的话，主要来自于液态金属，它本身灵敏度很高，且可以轻易被延展以及弯曲，它能够被用于同时获取多个维度的形变信息（拉伸，弯曲，扭转等）。而对于太薄的材料，如果弯曲的话，可能信号将较难获取，所以这些传感器其实各有各的优点和缺点。

A:对B:错答案:对Q：声学振动能量采集器是否能够用于手机一类的移动设备?A：实际上声能的能量密度较低，可以有效采集的能量也很少，这也是为什么需要在环境布置多个声能采集实现能量的拾取，所以如果想要将声能采集器应用到收集一类的移动设备，意味着需要布置较多的器件尽可能采集多的声能，同时这也会增加设备的体积与重量，阻碍其设备的便携性。所以短时间内很难将声学振动能量采集器应用到手机一类的移动设备上。

A:错B:对答案:对Q：影响TENG产生表面电荷的因素有哪些？A：当你测量TENG的效率时，需要着重关注几个参数。比如σ2与材料相关，是电荷密度的平方。像在上一个问题中的，如果你有织物、薄膜或者笔，在这种情况下，我们就有两个品质因数，一个是材料，一个是结构品质因数。结构品质因数也会代入到公式中。将材料品质因数和结构品质因数分开，可以更好的定义性能。

A:错B:对答案:对Q：关于纳米通道的一个问题，对于制造和使用这些纳米通道，你能让它大尺寸的制备吗，对于大尺寸的通道的重复性如何呢？A：对于大尺寸的制备，我们是通过CVD方法制备的，如果你有大的CVD设备你可以制备大的薄膜，如果你需要超薄的薄膜，同时要需要特殊的切片装置。同时我们也可以将许多膜进行集成来获得较大的尺寸。对于重复性，我们现在使用的是多壁碳纳米管阵列，其离子传输重复性良好，如果使用单壁碳纳米管可能具有一些挑战。

A:对B:错答案:对Q：对于柔性电子器件，如何权衡柔性与机械性能之间的关系？如何在增加机械稳定性的同时保证器件的柔性，尤其是在与处理电路配合的条件下?A：这个问题实际上是如何在软、硬界面之间实现最小化的应力分布，即处理电路芯片与软的硅胶聚合物封装层之间存在机械性能不匹配的问题，如果不降低应力分布，会导致器件分层和失效。近年来，一些研究人员对此展开了研究，例如采用梯度结构来缓解器件从刚性到柔性的急剧转变。在我们的工作中，则是将这类电路芯片嵌入流体或者超软聚合物之中，使得芯片半悬空与衬底之上，来降低应力分布不均造成的影响。

A:对B:错答案:对Q：MacEtch技术在刻蚀Si和GaN的纳米结构的应用上，能达到的最小的横向分辨率分别是多少？A：我们可以用光刻（opticallithography），电子束光刻（EBL，e-beamlithography）甚至可以用扫描透射电子显微术（STEM，scanningtransmissionelectronmicroscope）来沉积单个原子或者原子线图形，我们也在探索，我们最小能做到什么尺寸。当前的话，最小的结构是利用EBL沉积金属图案获得的5nm的纳米结构。

A:对B:错答案:对Q：在你的研究过程中，你会选择什么分子作为标记物来监测哪些疾病？特定分子的浓度有什么限制吗？A：这就与我们如何开展项目研究有关，我认为最重要的一点在于，当我想制备针对某一特定物质的传感器时，我会与合作者讨论。有时候我觉得很重要的生物标志物，合作者却觉得它们在一些疾病治疗或者临床应用上并不重要，那么我们就会更关注与临床治疗关联密切的生物标志物。同时，一些生物标志物的浓度很低，这就对生物传感器提出了更高的要求，选择合适的传感器件与检测方法就显得非常关键。

A:对B:错答案:对Q：柔性可穿戴电子器件未来的发展前景以及发展中需要解决的问题有哪些？A：可穿戴健康监测系统将会在我们今后的生活中发挥非常大的作用，如果每个人都可以在家中做到医院等级的健康监控的话，一切都将成为可能。如果每个人都穿戴健康检测设备，这个设备一定要变得不可察觉，但同时又要具备检测精度高、可靠、无线，以及本地存储等功能，这就是我们需要做的。此外，器件监测过程中会产生大量的数据，因此也需要大数据分析或者机器学习对海量数据进行解析。在研究方向上，目前的研究中仅实现了ECG、PPG等传感功能，但需要做的不止这些，还需要有存储以及数据分析等功能。总的来说，在可预见的未来，这将是一个丰富、充满活力、活跃的研究领域。

A:错B:对答案:对Q：作为一个初入MXene领域的研究者，哪里是进入该领域比较好的切入点？A：目前为止，已经有成百上千的研究者加入到MXene的研究中来，但是并没有上千种MXene的组合。所以，如果让我来说，我会寻找一种还没合成出来的新的MXene材料。我的实验室现在正在合成新的多金属固溶体，研究不同金属的比例对MXene性能的影响非常有意义，而这些研究之前并没有人做过。如果你想聚焦在MXene的应用上，那么就去了解他的基本性质，去思考这些性质可以在哪些领域产生不一样的效果。所以，还有很多研究领域等待被发现，我很确定你会发现一个感兴趣的领域并深入研究下去。

A:错B:对答案:对Q：关于非接触声流控技术，还有什么问题需要被研究解决呢？比如带有极化静电干扰的材料，未来有什么潜在的研究方向吗？A：在我们的研究中，我们主要关注声学特性，但那里确实有很多其他的特性，比如介电特性。我想强调的是，这里还有很多物理问题、工程问题和生物问题没有被解决，我们希望有更多的同学加入这一领域，一起研究这些问题，我有一些文章讨论耦合声波和介电泳（dielectrophoresis，DEP），如果感兴趣可以去查看。

A:错B:对答案:对Q：微针贴片科技展示了很多很好治疗效果，微针贴片的制造过程如何呢？A：目前有很多制造方法，我们也研发了一种非常便捷、可控、快速的微针制备过程，主要是通过光引发原位聚合反应。该方法也非常有利于之后的商品化。

A:错B:对答案:对Q：相比于水凝胶材料，木材在柔性可穿戴电子器件领域具有哪些优势呢？A：纤维素已经