零距離科學:仿生學之「黏附」

零距離科學:仿生學之「黏附」

我們想讓你知道的是

一連幾集的《零距離科學》,正要帶領大家了解「仿生學」(Biomimetics) 近年的迅速發展,而第一集的主題是「黏附」(Adhesion),讓我們一同發掘大自然的超能力吧!

文:吳家亮(香港中文大學通識教育基礎課程講師)
圖:香港電台

人類常常覺得自己是地球的霸主,其他生物都是低人一等。當我們用引以為傲的智力去研究其他生物時,才發現有不少「低等」生物的技能比我們的高端科技還要厲害。

科學家、工程師開始借鑑生物經過長年演化的特殊本領,鑽研它們背後的結構功能,從而研發出新的技術和產物,解決人類社會面對的問題。

一連幾集的《零距離科學》,正要帶領大家了解「仿生學」(Biomimetics) 近年的迅速發展,而第一集的主題是「黏附」(Adhesion),讓我們一同發掘大自然的超能力吧!

飛簷走壁不是夢

不知道大家小時候有否練成「壁虎功」?在兩道狹窄的牆壁間上下游走,不亦樂乎!我們當時倚靠的其實是磨擦力,倘若牆壁表面異常光滑,「壁虎功」便無用武之地。反之,真正的壁虎卻是內功深厚,不但能在光滑的垂直表面上來去自如,還可以在天花板上作倒吊表演。牠們究竟是怎麼做到的?

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壁虎的特異功能——倒吊著自己來爬行

原來,壁虎的每隻腳上長有大約50萬條剛毛(Setae),每條剛毛長約0.03至0.13毫米,直徑則為人類頭髮的十分之一,大家可以想像為一個縮小版的鮑魚刷。每條剛毛還有著數以百計的突出物,其末端為0.2至0.5微米的刀片形結構。

這些結構與接觸面以微弱的范德華力(van der Waals force)互相吸引,積小成多便能承載壁虎的體重。這種黏附力並不是只靠垂直於接觸面的壓力,更重要是倚靠平行於接觸面的拉扯。還有,當這種拉扯超過了某一臨界角度,剛毛便能輕而易舉地從接觸面分離。這樣,壁虎便能真正做到在天花板上健步如飛。

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壁虎的腳上長有剛毛,靠著積小成多的范德華力來支撐自身的體重。

更神奇的是,剛毛有自我清潔的功能,每一撮剛毛之間有著空隙,施加於剛毛的每一下橫向拉扯都能把污染物推至空隙處,讓壁虎的腳掌在骯髒環境中仍能保持乾淨。

壁虎的剛毛啟發了工程師,製造新一代黏貼膠帶。現在,15平方厘米的新膠帶已能支撐100公斤的重量。這種發明可以應用在無人機上,讓它可以隨時黏附在接觸面,達到省電的效果。倘若能模仿剛毛自我清潔的能力,便能製成可重覆使用的黏貼膠帶,從而減少污染。

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新一代膠帶黏附力驚人,15平方厘米已能支撐100公斤的重量。

無需針線的手術

除了壁虎以外,科學家還從沙堡蠕蟲(Sandcastle worm)身上有所啟發。沙堡蠕蟲群居於加州的岸邊,牠們會以沙粒和碎貝殼作材料,並分泌出黏液,來建築管狀的沙堡作藏身之用。

科學家對這種黏液的特質很感興趣,它並不與水混溶(Water-immiscible),不易被水沖散,並能在水中形成牢固的聚合物,可抵禦海浪的衝擊。他們參考了這些特性,研發出一種液態預聚合物(Prepolymer),在紫外光照射下能迅速聚合。

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沙堡蠕蟲分泌出黏液,以沙粒和碎貝殼建築管狀的沙堡作藏身之用。

這種發明在醫學上有巨大的價值。現今醫學界盡量以微創程序取代體外循環心臟手術,以減低併發症出現的機會。但是,要在心臟跳動、血液流動的情況下縫合一些組織,實在是很大的挑戰。假如用一般的針線,則會對組織造成更多的傷害,這問題尤其在嬰兒心臟手術特別嚴重。

有了這種神奇膠水,把它塗在要縫針的血管或組織,以紫外光讓其聚合,便能形成既富彈性,又防水,並且能自然降解的塗層。科學家在豬隻的心臟做過試驗,發現即使以腎上腺素大大提高其心跳,這神奇膠水塗層仍絲毫無損。不久的將來,當這發明能應用在人體,便會是病人的天大喜訊。

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把神奇膠水塗在要縫針的位置,便能作出完美的黏合。

滑不溜手豬籠草

自然界的生物不單讓我們在如何「黏附」有所得著,也對我們實踐「反黏附」有莫大裨益。

這回我們的學習對象是豬籠草(Nepenthes pitcher plants)。它的捕蟲籠內壁非常光滑,當昆蟲被蜜汁吸引爬進捕蟲籠,便一去不復返,在底部被消化液活活淹死。

科學家發現,捕蟲籠內壁有一層粗糙帶孔的微型結構,讓水分子可以完全滲入其中,形成一層完美的光滑平面,昆蟲帶油的腳沒法站穩,便恨錯難返了。

這跟當今常用的防水物料應用著截然不同的原理。科學家之前從荷葉得到啟發(Lotus effect),發現水珠很容易在葉面上滾動,原因是葉面上有很多突出物,突出物上有著絨毛,當水珠掉落時,接觸到的就是這些突出物和夾帶的空氣,並沒有真的落在葉面上。科學家就是以這種「固體—氣體」的界面來製造防水物料。

豬籠草則採用「固體—液體」的界面達致更佳的效果。科學家運用這個原理,製造出名為「SLIPS」(Slippery Liquid-Infused Porous Surface(s))的注液帶孔光滑表面。這表面由兩部分組成:第一,是滿佈著納米或微米大小細孔的材質;第二,是能完美滲入這些細孔,並且不與水和碳氫化合物(Hydrocarbons)混溶的潤滑液。

這表面有不少令人讚歎的特性:第一,它防水、防酸、防醶、防酒精、防烷;第二,它的表面極其光滑,只要稍為傾側2.5度,外來液體便會自動滑下;第三,它的結構能承受極高壓,680 atm的壓力(相等於大約海平面下七公里)也沒能讓它受損;第四,它遇硬物撞擊時,能在0.1至1秒間,透過潤滑液的再分布來迅速收復反黏附能力。

SLIPS的應用層面廣泛,例如是遠洋貨輪的底部,那就可以阻止貝類生物黏在船底,讓船隻航行時的阻力減低,從而節省燃料。SLIPS亦可應用在盛載液體的器皿,讓液體完全不沾邊,不會浪費任何一滴!

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豬籠草的捕蟲籠內壁非常光滑,啟發科學家製造「反黏附」表面。

自然教會我的事


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講究機能與美學,LG OLEDevo系列電視令人心醉神迷的三大黑科技

講究機能與美學,LG OLEDevo系列電視令人心醉神迷的三大黑科技
Photo Credit:LG

我們想讓你知道的是

LG OLEDevo 系列電視三大黑科技,包括雙重國際認證的護眼效果、AI 智慧優化與聲控系統,以及令人心醉神迷的超輕薄機身。講究機能與美學的你,必須認識這款電視。

現代人講究極致的娛樂體驗,尤其疫情時代讓居家時間變長,電視的地位恐怕比過去任何時候都來得重要。一台好的電視,能讓居家空間化身為重要的視聽娛樂中心,甚至把客廳打造成一座藝廊;凝聚家人在此齊聚享受視聽饗宴的時刻,也為整體空間做出現代科技感的華麗點綴。

韓國科技大廠 LG 全新 OLEDevo 系列,作為結合視聽享受、極致美學、智慧簡約的存在,將是此時此刻市場最需要的優質電視。不少人想為家裡添購新電視,或是為長輩汰舊換新,尋覓一台簡易好上手、又能保護視力健康的電視。那麼,LG 全新 OLEDevo 系列的三大黑科技,將是消費者不能錯過的精彩選擇。

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Photo Credit:LG
LG 全新 OLEDevo 系列電視具備三大黑科技:護眼面板、AI 聲控、藝術設計外觀,是居家視聽娛樂系統的必備逸品。

LG OLEDevo 黑科技之一:雙重護眼認證的 OLED 面板

LG OLEDevo 全系列搭載 LG 獨家最新一代「OLEDevo」面板技術,運用「自體發光像素技術」的有機材料,控制每一像素的顯示品質,提供極為精準的顯色能力與絕佳的高對比度;不只視覺效果遠遠超越一般市售常見的 LCD 面板,LG OLED 面板還具備「護眼雙認證」,友善長輩與兒童,讓家人能安心追劇、減少眼睛負擔。

針對電視產品的護眼認證,主要是判斷「抗藍光」功能。藍光屬於一種「高能量光線」,若長時間大量接觸,可能會對視網膜產生影響,進而傷害視力。為了讓消費者可以安心觀賞電視,LG OLED 電視將藍光影響降至最低、僅發射出 29% 的藍光,遠低於眼睛舒適度的最低 50% 標準,護眼效果獲得國際權威認證機構——德國萊因 TÜV 護眼認證、美國 UL 低藍光顯示認證等認可。

此外,LG OLED 藍光只有同等大小液晶螢幕的 60%,大幅降低眼睛的負擔。也就是說,LG OLED 電視讓消費者能比以往更加放心地享受大螢幕,盡情玩遊戲或看電視。

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Photo Credit:LG
LG OLEDevo 電視搭載獨家最新一代「OLEDevo」面板技術,提供更精準的顯色能力與高對比度;尤其觀賞電影或追劇時,不必再忍受模糊的黑暗,而是能享受清晰的純黑顯色系果。
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Photo Credit:LG
LG OLEDevo 電視獲得國際權威認證機構——德國萊因 TÜV 護眼認證、美國 UL 低藍光顯示認證雙重認可,護眼效果有目共睹。

LG OLEDevo 黑科技之二:AI 技術讓電視更好看,也更方便看

另一個令人驚豔的黑科技,則是 LG OLEDevo 系列機種非常善用 AI 人工智慧。首先, LG OLEDevo 系列電視採用了 α9 第四代 AI 4K 影音處理晶片,能運用 AI 優化影像與聲音品質,呈現最卓越的視聽效果,包括:

  • 影像強化:內建 AI 技術擁有規模超過百萬組的視覺資料點數據庫,能識別影像內容,進行降噪與圖像優化程序。全新「場景檢測」功能還能進一步分析顯示場景類型,並支援優化。
  • 音效強化:α9 第四代 AI 4K 影音處理晶片還具備超過 1,700 萬個音頻資料點作為學習基礎,能識別語音、音效與音調頻率,依照不同的風格優化聲音音效,甚至自動調整音量,確保高均值的視聽感受。

此外,LG 也導入 AI 語音辨識系統、家電物聯網技術,讓電視搖身一變成為家電物聯網系統的主控台,打造聰明駕馭的智慧居家功能,包括:

  • AI 語音控制電視:聰明的 AI 語音辨識,讓長輩能聲控電視,迅速執行轉台、調整音量等功能。使用 Netflix、Disney+ 等 OTT 串流平台時,也不必費時打字搜尋,直接語音輸入就能迅速找片。
  • 家用物聯網裝置:OLEDevo 系列還有物聯網功能,電視可作為儀表板來控制家電設備,串連智慧滑鼠遙控器的 AI 語音控制功能,輕鬆聲控家電。
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LG OLEDevo 系列電視搭載 α9 第四代 AI 4K 影音處理晶片,能即時自動優化顯色與聲音效果,帶來最優質的視聽體驗。
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LG OLEDevo 系列電視不只配備一般智慧電視內建的各大串流平台 App,也可作為家電物聯網儀表板。

LG OLEDevo 系列黑科技之三:零間隙壁掛超窄邊,打造藝廊等級外觀

LG OLEDevo 系列全名 LG OLEDevo G1 的「G」,隱含「Gallery」(藝廊)的精神,也充分反映外觀設計的精神。憑藉 OLED 面板獨有的極輕薄特質,再加上零間隙壁掛的超窄邊框設計,讓 LG OLEDevo G1 看起來就像是一幅畫作。換言之, LG OLEDevo G1 不只能提供電視娛樂,也可也作為空間佈景的一部份,增添藝術氣息與科技感。

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不只功能卓越,極度講究設計美學的外觀,更是 LG OLEDevo G1 在百家爭鳴的電視市場中表現突出的關鍵。
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LG OLEDevo G1 的輕薄外觀,融入居家設計美學無違和,同時保有超大螢幕的身歷其境體驗。

LG OLEDevo 系列符合新世代電視主流需求,配備 4K UHD 解析,無論是 4K 藍光影音、線上串流影音平台、各大遊戲主機(PS5、Xbox Series X)等都能享受高品質視聽。

目前全系列分別有 55 吋、65 吋、77 吋三種規格,一般家庭房間建議選用55吋、客廳建議選用 65 吋;若是展示空間、會議室或喜歡劇院感受者等,可考慮更大尺寸的 77 吋。追求極致視聽、體驗智慧便利,就從 LG 全新 OLEDevo 系列護眼電視開始。


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