你所不知的那些科技新动态

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  进入科技高速发展的时代,社会日新月异,每天都会有新的发明和创造。以下三篇文章介绍了一些你可能毫不知晓的科技新动态,请仔细品读,快快紧跟时代的节拍吧!
  你所不知的“3D打印”
  徐丽莉
  ①美国科幻作家罗伯特·希克利曾经描写过关于“万能制造机”的场景。这是一台奇特的大机器,机身上杂乱地安装着刻度盘、小灯和各种指示表。故事的主角之一阿诺尔德站在机器前,按下按钮,对它响亮而清楚地说:“我要硬铝螺帽,直径为4英寸。”接到指令,机器发出低沉的轰鸣声,灯光闪烁,闸板缓缓打开,眼前赫然出现了一颗闪光发亮已经制好的螺帽。
  ②也许罗伯特没有想到,如今一台3D打印机已经将他在书中描写的幻境变为现实。那么什么是3D打印机呢?我们日常生活中使用的普通打印机可以打印电脑设计的平面物品,而所谓的3D打印机与普通打印机的工作原理基本相同,只是打印材料有些不同。普通打印机的打印材料是墨水和纸张,而3D打印机内装有金属、陶瓷、塑料、砂等不同的“打印材料”,是实实在在的原材料。打印机与电脑连接后,通过电脑控制可以把“打印材料”一层层叠加起来,最终把计算机上的蓝图变成实物。通俗地说,3D打印机是可以“打印”出真实的3D物体的一种设备,比如打印一个机器人,打印玩具车,打印各种模型,甚至是食物等。之所以通俗地称其为“打印机”,是参照了普通打印机的技术原理,因为分层加工的过程与喷墨打印十分相似。这项打印技术被称为3D立体打印技术。
  ③据华中科技大学材料科学与工程学院副院长史玉升介绍,这项立体打印技术出现于上世纪90年代的美国,当时被命名为快速制造技术。其实“3D打印”是通俗叫法,学术名称为快速成型技术,也称为增材制造技术,是一种不再需要传统的刀具、夹具和机床就可以打造出任意形状,根据零件或物体的三维模型数据,通过成型设备以材料累加的方式制成实物模型的技术。
  ④著名的《经济学人》最近描述了3D打印技术的前景是一种新型的生产方式,能够促成新的工业革命。那么,业内人士缘何如此看好3D打印技术?
  ⑤首先,3D打印技术可以加工用传统方法难以制造的零件。华中科技大学材料科学与工程学院副院长史玉升介绍说:“过去传统的制造方法就是一个毛坯,把不需要的地方切除掉,是多维加工的,或者采用磨具,把金属和塑料融化灌进去得到这样的零件,这样对复杂的零部件来说加工起来非常困难。立体打印技术对于复杂零部件而言具有极大的优势,立体打印技术可以打印非常复杂的东西。”其次,实现了首件的净型成形,这样后期的辅助加工量大大减小,避免了委外加工的数据泄密和时间跨度,尤其适合一些高保密性的行业,如军工、核电领域。再次,由于制造准备和数据转换的时间大幅减少,使得单件试制、小批量出产的周期和成本降低,特别适合新产品的开发和单件小批量零件的出产。
  ⑥这些速度快、高易用性等优势使得3D打印成为一种潮流,并且在很多领域得到了应用。如今3D打印机已经在建筑设计、医疗辅助、工业模型、复杂结构、零配件、动漫模型等领域都已经有了一定程度的应用。尤其在飞机、核电和火电等使用重型机械、高端精密机械的行业,采用3D打印技术“打印”的产品是自然无缝连接的,结构之间的稳固性和连接强度要远远高于用传统方法制造的产品。
  (摘自《人民日报海外版》,有删节)
  【阅读训练】
  1.第①段介绍科幻作品的情节的目的是什么?
  2.“什么是3D打印机呢?”作者是怎样回答这一问题的?
  3.第⑤段引用史玉升对3D打印技术的介绍的目的是什么?
  4. 3D打印技术除可以加工用传统方法难以制造的零件外,还有哪些方面的优势呢?
  5.阅读本文后,你有什么感想?
  无绳灯泡在美问世
  房秋云
  现代家庭充斥着各式各样的电线、插座,不仅有碍观瞻,也造成了一定的安全隐患。最近,美国科学家成功开发出了一项“无线输电”技术,它能为室内的灯泡、手机、电脑“隔空充电”,这将令插座、电池和盘根错节的电线都成为历史名词。电力传送也将迎来无线时代了!
  A
  麻省理工学院的研究团队7日在美国《科学》杂志的网站上发表了研究成果。这项被他们称为“无线电力”的技术经过多次试验,已经能成功为一个2米外的60瓦灯泡供电。
  目前,这项技术的最远输电距离还只能达到2.7米,但研究者相信,电源已經可以在这一范围内为电池充电。而且只需要安装一个电源,就可以为整个屋里的电器供电。领导这项研究的马林·索尔亚希克教授透露说,有一天晚上站在厨房里看着自己的手机时想到“无线电力”这个主意。他说:“我总是忘记给手机充电,它老是发出电力不足的警告声,我就想,这个家伙要是能自己充电就好了。”
  用共振原理 隔空完成能量传输
  无线输电的想法很早就有人提出过,但是却被很多科学家认为根本无法实现。因为发射器发出的电磁能向四周分散传送,人类无法对电磁能进行集中控制,就更谈不上加以利用。但在去年秋天,麻省理工学院物理学教授马林·索尔亚希克却提出了一种可以通过“无线电能传输”技术利用电磁能的新理论。
  “无线电力”技术的突破之处在于找到了“抓住”电磁波的方法,即利用物理学的“共振”原理——两个振动频率相同的物体能高效传输能量。索尔亚希克教授解释说:“比如说你给乐器弹一个调,毗邻另一件具有相同频率的乐器也会振动。”研究小组把共振运用到电磁波的传递上。他们利用铜制线圈作为电磁共振器,一团线圈附在传送电力方,另一团在接受电力方。当传送方送出某种特定频率的电磁波后,经过电磁场扩散到接受方,电力就实现了无线传导。结果,他们成功地把一盏距发射器2.13米开外的60瓦电灯点亮。
  电器无线化 有望在5年内实现
  不过这项技术目前也面临着一些障碍,比如点亮灯泡时,电力在传送中流失了45%,因此输电效率必须提高一倍才有望取代化学电池。此外,目前使用的铜线圈非常笨重,足有0.6米高,如果要想实现整个房间内的电器都能自动充电,铜丝线圈的直径预计将达2.1米。因此,要用于家用电器,必须实现铜线圈的最小化。   索尔亚希克教授认为,这些问题将在3至5年内解决。“我们希望电源和电器之间的距离能达到4至5米,铜线圈能小到可以安装到手提电脑里,输电效率也能大幅提高。”
  最重要的是,试验显示“无线电能传输”技术对人类无害。因为电磁场只对能与之产生共振的物品有影响,而诸如人类、桌子、毛毯等物品对电磁场几乎都没有反应。
  B
  对于“无线电能传输”技术的研究成功,《每日邮报》如此评论:这或许宣告了插座的末日即将到来。“只要笔记本电脑所在屋子装备有无线电能传输器,人们就可以不再需要将电脑与插座相连来充电,因为它会自动充电。”研究小组成员之一彼得·费希尔教授说。
  索尔亚希克在接受记者采访时也表示,现代人生活在充斥着电线、插座的世界,而电能的无线传输技术将有可能让人类部分摆脱电线、电池带来的烦恼。因此,这是一项很有发展前途的新技术。
  下一步,研究小组要进行的则是设法增大发射器功率以及接受器的接收效率。到那时,手机、笔记本电脑就可以在配置有发射器的屋子里自动充电,甚至不需要电池,也不需要通过插座与电源相连就可以直接使用。或许真可以像《每日邮报》所预言的那样,未来人类真的可以对插座、电线说“再见”。
  (选自《时文精粹》,有删改)
  【阅读训练】
  1.“无线输电”技术的主要功能是什么?它有何历史意义?
  2.请根据语段内容,在文章的A、B两处分别拟写一个小标题。
  3.请根据文章内容说说“无线电力”技术“隔空充电”的主要原理。
  4.“无线电力”技术目前还难以在家庭推广应用的主要障碍是什么?
  5.为什么说电能的无线传输技术是一种很有发展前途的新技术?
  北斗:从导航中国到寻常巷陌
  张保淑 徐 洋
  第11颗北斗导航卫星近日成功发射,进入预定转移轨道。这颗地球静止轨道卫星将大幅改善我国西部地区的覆盖性能,也标志着中国北斗区域卫星导航系统建设又迈出了重要一步,中国的航天发展进入大规模的应用期。
  ( )
  卫星除了通信即信息传递外,还有对地观测、感知太空和导航定位等用途。其中导航定位最为复杂,它靠建立几十颗按一定规律运行的卫星组成的星座来实现。而北斗将会给人们提供超出想象的导航定位服务。
  北斗的导航服务包括两种类型,即开放服务和授权服务。开放服务包括在服务区内免费提供定位、测速和授时服务,定位精度可以到米级。授权服务可以向授权用户提供更安全、精度更高的定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。所以从时间到空间,北斗导航可以提供基准,可针对不同用户的需求提供服务,满足各种不同用户的需求,而今后高精度全球导航卫星系统毫米级定位技术成熟,将大大促进专业和科学研究应用的发展。
  根据计划,到2020年左右,我国将建成由30余颗卫星组成的北斗全球卫星导航系统,提供覆盖全球的高精度、高可靠定位、导航和授时服务,北斗将与全球定位系统(GPS)一样,成为向全球提供服务的卫星导航系统。为人类贡献了“司南”的中华民族,通过北斗计划,进入了定位和授时的宇航时代。
  超越想象力的导航应用
  当前,中国卫星定位产业的发展速度有目共睹,数十年来,中国一直致力于研制自主的卫星导航系统。北斗计划从最初的“最高机密”,到如今已逐步推广应用。如今全球卫星导航定位技术的应用领域,可以上至航空航天,下至工业、渔业、农业生产和日常生活,可谓无所不在,可以说是“仅受人类想象力的制约”。而当区域系统和全球系统建成以后,北斗的威力会成倍增加,将具备和GPS完全一样的功能,产生巨大的经济和社会效益。
  据悉,海南省自2010年11月开始,投资7915万元在全省6000多艘大中型渔船上安装了北斗导航系统,对大中型渔船实施有效监控管理。系统运行一年以来,通过北斗监控平台先后发送热带气旋等危险气象信息1.25万余次,为渔民挽回经济损失上亿元。
  位置云时代的发展机遇
  我国导航领域的另一个重要发展方向是与移动通信结合的基于位置的服务和集成应用。如今,全球的卫星导航系统已经进入了百姓生活,基于卫星导航的位置服务是具有社会特性的新兴产业和创意型产业,机遇极多,且产值非常高,产业前景巨大。位置服务市场包含了国家地理信息基础设施投入、电子地图、移动物联网、云计算、空间地理数据库等各领域实现跨平台、跨网络、跨行业的全新市场。在可以预见的将来,位置云会像水和电一样普通,每个行业、企业乃至个人都会头顶“云朵”,从云中摘取想要的信息,位置云也会覆盖全社会的各个角落,从专业应用到行业应用,再到特殊应用,导航与位置服务将彻底改善我们的生活。
  (摘自《人民日报海外版》,有删改)
  【阅读训练】
  1.文章开头一段主要告诉了我们什么信息?
  2.请根据语段内容在文章中的括号内填上适当的小标题。
  3. 根据文章内容说说北斗导航的开放服务和授权服务的不同之处。
  4. 作者介绍海南省在大中型渔船上安装北斗导航系统的目的是什么?
  5. 对全文来说,文章的结尾一段在表达上有什么作用?
  【参考答案】
  94没有屋顶的木房子郭倩供稿
  《你所不知的“3D打印”》 1.激發读者的阅读兴趣,引出本文所要介绍的对象。2.作者先运用作比较的方法,说明3D打印机与普通打印机的相同与不同之处,让读者对“3D打印”有大体的了解;接着运用作诠释的方法,对3D立体打印技术作简要的诠释。 3.引用专家的介绍,说明用3D打印技术可以加工用传统方法难以制造的零件。 4.实现了首件的净型成形,这样后期的辅助加工量大大减小,避免了委外加工的数据泄密和时间跨度;由于制造准备和数据转换的时间大幅减少,使得单件试制、小批量出产的周期和成本降低。 5.开放题,言之有理即可。示例:3D打印技术目前还在试制阶段,目前的应用领域还不够广,我们国家要加强这方面的研究和推广,以促进我国制造业水平的发展、提升。
  《无绳灯泡在美问世》 1.主要功能:利用“无线输电”技术能为室内的灯泡、手机、电脑“隔空充电”; 历史意义:这将令插座、电池和盘根错节的电线都成为历史名词。2.A.仅一个电源,可为满屋电器供电;B.无线时代,插座也将成摆设。3.运用物理学的“共振”原理,利用铜制线圈作为电磁共振器,一团线圈附在传送电力方,另一团在接受电力方。当传送方送出某种特定频率的电磁波后,经过电磁场扩散到接受方,电力就实现了无线传导。4.电力在传送中流失较大;目前使用的铜线圈非常笨重;电源和电器之间的传输距离还较小。5.现代人生活在充斥着电线、插座的世界,而电能的无线传输技术将有可能让人类部分摆脱电线、电池带来的烦恼。
  《北斗:从导航中国到寻常巷陌》 1.第11颗北斗导航卫星近日成功发射,进入预定转移轨道,并介绍这颗卫星发射成功的重要意义。(大意相同即可) 2.开启定位授时宇航时代 3.开放服务包括在服务区内免费提供定位、测速和授时服务,定位精度可以到米级。授权服务可以向授权用户提供更安全、精度更高的定位、测速、授时和通信服务以及系统完好性信息。 4.通过具体事例说明北斗导航的推广应用,能够产生巨大的经济效益和社会效益。5.导航与位置服务将彻底改善我们的生活,北斗卫星导航系统在位置云时代的产业前景巨大。(大意相同即可)
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