针也刺不破的气泡，真的存在吗？
西北工业大学臧渡洋教授及其团队做到了。他表示：“在常规重力条件之下，我们让气泡能够保持长时间稳定，达到了媲美空间站中微重力环境抑制排液的效果，提供了适用于气泡及气泡膜的空间环境的地面模拟途径。”
具体来说，在被直径为 0.8 毫米的热铜针穿透时，一个悬浮气泡仍能保持不破裂，并创下了“地面上最长寿命气泡”的吉尼斯世界纪录。
（来源： 资料图）
这种无固体表面接触、无化学“污染”、超稳定的声悬浮气泡，在科学研究和工业生产中具有极大的应用前景。
例如，超稳定气泡有助于测量液体的表面张力及其流变学性质，可以作为理想的生物/化学反应器，以用于晶体生长、细胞培养的液体模板/独特的微环境等，从而用于材料工程、流体物理、生命科学等领域。
小气泡，大作用
气泡在自然界和日常生活中随处可见，因其独特的界面力学与热力学性质，在许多工业过程和基础研究中都扮演着重要角色。
尤其值得一提的是气泡膜，它能为物理化学过程提供独特的传热传质边界条件和二维柔性约束。
然而，采用传统方法制备的气泡往往存在生命周期短和稳定性差的问题，极大制约了其在生产生活中的应用。
为了获得寿命较长的气泡，人们通常需要使用表面活性剂或微/纳米颗粒等作为稳定剂，来抑制重力引起的排液问题。
这固然可以延长气泡寿命，但化学稳定剂不可避免地会导致气泡发生“污染”。
为了在不引入化学稳定剂的前提下就能获得长寿型气泡，欧洲学者曾在国际空间站直接利用微重力条件抑制排液，实现了纯水气泡的稳定和较长寿命。
空间站实验虽然可获得长寿命气泡，但其成本极其昂贵，而且不便于结合其它手段进行复杂的实验设计。
因此，一个重要的问题是：能否在地面常重力条件下，寻找一种无需引入化学稳定剂的气泡稳定方法？
在这一问题的驱动下，该课题组在前期液滴声悬浮操控基础上，展开了利用声悬浮制备气泡的研究，并转而采取声场这一物理方法来对气泡进行稳定。
实验证明：即使没有表面活性剂或微/纳米颗粒的稳定作用，气泡仍能通过声场作用在悬浮中稳定下来。
通过施加挤压效应来抑制膜中液体的排液，甚至可以防止因铜针穿透而导致的膜破裂。此外，声场方法还可以通过其附加的声学势力影响气泡的形状。
针也刺不透的气泡
如前所述，本次研究基于课题组此前利用声悬浮制备气泡的一个工作 [1]。
在上一个工作之中，他们发现在合适的条件之下，声场通过声腔共振机制，可以诱导悬浮液膜转变为气泡。
与此同时，该团队也注意到声悬浮条件下的气泡，似乎比常规气泡存活更长时间，这为本次课题埋下了伏笔。
后来他们发现，即使使用针头去穿刺，其仍然能够保持完整。这一十分反常的现象引起了他们的极大兴趣。
当时，臧渡洋和课题组成员都在问同一个问题：“声场中的气泡为什么如此坚固而长寿？”
于是，他们决定成立研究小组，针对这一问题展开深入研究。确定课题之后，他们对上述现象进行了实验。
一开始，该团队首先论证了现象的普适性，发现纯水、硅油、甘油溶液、多种表面活性剂溶液等不同液体，在声悬浮下形成的气泡，均具有远超常规的稳定性。
针对超稳定悬浮气泡寿命的时间尺度加以分析，课题组发现没有任何表面活性剂稳定的纯水气泡，可以存活超过 7 分钟。
而悬浮的十二烷基硫酸钠（SDS，sodium dodecyl sulfate）气泡，可以在超过 15 分钟的时间内保持不破裂，这比没有声场存在时的气泡寿命提高了两个数量级以上。
相比之下，一旦关闭声悬浮器，由于释放了针对气泡表面施加的声辐射力，气泡会迅速排液并伴随着明显的形状变化，最终在几秒钟内破裂。
之后，他们开始深入探究造成气泡超稳定的主要原因。
普通气泡在极短时间内破裂的主要原因，是重力导致的液膜排液。而悬浮气泡能够长时间稳定，极有可能是液膜排液受到了某种抑制。
要想证实这一猜想，就需要测量悬浮气泡的膜厚随时间的变化。因此，他们与西北大学赵伟副教授展开合作。
依靠后者深厚的光学流体测量研究背景，他们搭建了荧光剖面法测液膜膜厚的光学测量装置。
经过测量与分析之后发现：在没有声场存在时，气泡底部液膜会以时间的三分之二次方的幂律，在几秒钟内迅速增加并达到其最大厚度，这导致了气泡的快速破裂。
然而，在声悬浮条件下，底部膜厚在长时间尺度内几乎保持不变。这说明声悬浮几乎完全抑制了气泡膜重力排液现象。
而揭示声悬浮抑制气泡液膜排液的物理机制，是本课题的核心关切。
考虑重力排液被抑制，可能是由于膜内对流导致的动态平衡、抑或是力学作用抗衡重力效果而导致的静态平衡，于是他们进行了如下验证：
其一，液膜流动验证。
通过使用荧光聚苯乙烯颗粒作为示踪粒子，来追踪悬浮气泡液膜中的流动，借此发现在气泡膜中没有明显的流动存在。
其二，气泡旋转验证。
由于悬浮气泡周围的声流可能会刺激气泡绕垂直轴旋转，因此他们使用与气泡直径几乎相同的铜环放置于气泡赤道处，由于环和气泡液体之间的润湿，气泡旋转受到显著抑制。
此时，气泡的稳定性仍然存在，并能在几分钟内保持完整。
其三，超声场验证。
气泡形态会随着声场强度变化产生明显变形，这说明气泡膜受到了声场力的作用。而且撤去声场之后，液体会在极短时间内积聚于气泡底部，从而导致其迅速破裂。
这些结果表明：悬浮气泡的超稳定和对排液的抑制，并不归因于气泡膜中的液体流动、或由声悬浮引起的气泡旋转。
超声场诱导的对于气泡的力学作用，才是气泡超稳定的主要原因。
尽管已经明确悬浮气泡的超稳定主要源于超声场的贡献，但声场抑制液膜排液的具体物理力学机制尚不清晰。
于是，课题组通过有限元软件 COMSOL 模拟了声悬浮气泡的声场分布和受力情况。
结果显示：声波不但可以作用于气泡外表面，且可以穿过气泡膜，并在其内表面产生较为可观的声辐射压力。
在稳定的悬浮状态之下，气泡的重力能在总声辐射力之下保持平衡。而且，气泡外表面上的声辐射力是向上的，而内表面上的声辐射力是向下的。
这说明：气泡内外表面整体所受声辐射力作用的方向相反，从而能对气泡底部液膜产生挤压作用，进而让排液得到显著抑制。
此后，基于模拟结果所揭示的物理图像，为了从理论角度描述声场稳定气泡的力学机制，他们推导了气泡膜受力的理论公式，建立了声悬浮气泡超稳定性的理论模型。
课题组表示：作用于气泡内外壁面的声辐射压积分，不但平衡了气泡的重力，而且也会不可避免地平衡气泡膜的静水压力积分。
对于静水压力来说，它是气泡中液体得以排出的主要驱动力。因此，通过声辐射力可以抑制静水压力，从而完全抑制液膜排液，进而大大延长气泡的寿命。
此外，他们还从能量角度针对气泡稳定性加以分析。在稳定的悬浮之中，驻波声场在内外表面上提供了独特的声辐射压力分布，这导致悬浮气泡具有最小的声势、重力和表面能的总能量。
这种能量不仅可以通过与气泡形状耦合来实现悬浮，还能保持气泡膜的轮廓。因此，对于气泡的形态和膜厚分布，声场也能起到操控的作用。
随着声强的增加、以及气泡逐渐趋于扁平，液膜中的液体会逐渐向赤道位置聚集。而随着声强的减弱，气泡形状会向球形变化，液膜中的液体开始趋向底部汇集。
由此可见，声悬浮气泡有着惊人的抗外部强扰动能力。
而于水平位置、或于垂直位置放置在驻波声场中的平板肥皂膜，也展现出类似的声学稳定现象，同样能做到针也穿不透。这与自然界中的液膜在受到微小扰动后，就会迅速破裂形成了鲜明对比。
这主要是由于：施加在液膜两侧的声辐射压力，可以极大抑制由针状变形引起的变薄过程，因此液膜中孔洞的形成会被完全抑制。
至此，研究基本结束，随后他们开始撰写论文。日前，相关论文以《无表面气泡在超声波中的特殊稳定性》（Extraordinary stability of surfactant-free bubbles suspended in ultrasound）为题发在 Droplet[2]。
西北工业大学的博士生姬晓亮是论文第一作者，本科生蒋一辰也参与了本次工作，臧渡洋担任通讯作者。
总的来说，在超声驻波场中悬浮的气泡，其寿命会大大增长。而该团队的声悬浮装置，则为研究气泡的表面性质和传热传质过程提供了崭新手段。
基于这一成果，他们计划开展如下后续研究：
在声场中，气泡的内部声流和外部声流，会显著影响气泡的传热传质过程，这种影响可能会让气泡在声场中的结晶过程产生奇特现象。
同时，声悬浮气泡液膜中的流动会被声场抑制，因此它的形核和生长都可能发生新变化。
因此，他们将探究声悬浮气泡动力学和热力学过程，从而为认识结晶的本质提供新思路。
此外，声悬浮气泡的内外膜都受到了声辐射力的作用，使得气泡外膜受的合力向上，气泡内膜受的合力向下。
若把气泡当作一个外表面由液膜组成的质量块，中心由空气芯组成的弹簧，则整个气泡可以作为一个弹簧带质量的振子。
基于此，课题组打算利用这种虚拟质量的模型去解决气泡在声场当中的能量吸收问题，为制造气泡材料和操控气泡材料提供新的理论模型。
参考资料：
1. Zang,D., Li, L., Di, W., Zhang, Z., Ding, C., Chen, Z., Shen, W., Binks, B. P., and Geng, X., Inducing drop to bubble transformation via resonance in ultrasound, Nature Communication, 2018, 9, 3546
2.Ji, X., Zhong, W., Liu, K., Jiang, Y., Chen, H., Zhao, W., & Zang, D. (2024). Extraordinary stability of surfactant‐free bubbles suspended in ultrasound.Droplet, e119.
排版：罗以
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超声波在生活中的用途？
超声波是声波的一种，而声波是一种机械波，即因物体振动而产生的一种纵波，每秒震动的次数称作声波的频率（单位是赫兹：Hz）。
上图音叉产生的声波引起了水面震动
和人眼只能看到特定波长类似（大致为300纳米到700纳米内的电磁波），人耳只能听到频率大致为20赫兹到2万赫兹的声波，其中频率超过2万赫兹的声波被称作超声波。
超声波是如何发现的？人耳是无法听到超声波的，但是一些动物却可以。在1794年，斯帕兰扎尼就发现了蝙蝠是通过一种听不到的声音进行导航的。
在1876年高尔顿发明了狗哨，这是一种特殊的哨子，这种哨子能发出频率为2万赫兹到5万赫兹的声波，这种声波已经超出了人类听觉极限，但是猫和狗却能听见，因为狗狗的听力范围上限约为4万赫兹，猫的听力上限大致为6万赫兹。
所以说超声波大致在200多年前就发现了，而真正可以应用的超声波，是在居里夫人的丈夫皮埃尔·居里和他的兄弟在1880年发现压电效应之后，可以根据压电效应来发射和检测超声波，由此开启了超声波应用的大门。
超声波的特点因为波长和频率成反比，而超声波频率比较高，所以波长短，这意味着超声波具有良好的方向性，而且由于波长短，频率高，震动强烈，所以具有较高的能量。
超声波还具有良好的穿透性，所以能够在物质内传播较远的路径。基于这些特点，超声波的应用也分为两大领域。
超声波的应用领域因为方向性好，而且穿透性强，主要有两种应用领域，第一种是检测和探测，比如医学上常用的B超，根据人体对超声波的反射规律，来探查人体内部结构，而且对人体损害小，是临床医学不可或缺的一种诊断方法。
还有声呐系统，其原理也是超声波，广泛应用于航海和航空领域，可以用来探测前方的障碍物体。此外还有很多类似的应用，比如专门探测精密零件表面生产情况的超声波探伤仪。
第二个领域是超声处理，这是靠超声波强大的能量实现的，比如利用超声波清洗眼镜，工厂中除尘，超声波焊接等，这都是依靠超声波强烈的震动完成的。
失重的主要现象
经常有人认为失重是不受重力，这是错误的。 对于此教科书的解释是：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的现象称为失重（weightlessness）现象。 但是航空器在轨道上的失重不是重力消失或大幅度减小的结果（事实上，在100KM高度上，地球重力仅仅比地球表面减少大约3%）。 失重现象主要发生在轨道上或太空内或在其他一些不正常情况下的（远离星球或大重量物体）处于引力平衡点的零重力的环境下，这种现象应被称为完全失重。 物体对支持物的压力小于物体所受重力的现象叫失重（假如说地球重力消失了，那么人只要轻轻一跳将会向着一个方向永远飞行下去）。 影片《卧虎藏龙》中大侠们“腾云驾雾，飞檐走壁”的绝技在太空飞行中可是易如反掌，你只要轻轻一点脚，人就会腾空而起，在空中自由的飞来飞去，本领之大，超过人们的想象。 以上这种现象常被人误以为是失重现象，这种现象应被称为似微重力现象。 绕行轨道时的向心加速度由重力加速度提供，因此圆周运动的太空船所受合力提供了太空船做圆周运动的向心力。 而每个时间点的瞬时加速度，都将指向地球中心。 在外太空，太空人和太空船里每一件物件受到地心引力，都以同样的速度绕地球运动，所以在太空中会呈现失重状态，所有的物质都无法测出重量的。 失重特征判断物体是否完全失重一个最重要的标志是，物体内部各部分、各质点之间没有相互作用力，即没有拉、压、剪切等任何应力。 人体失重平衡是我们最常见的物体的一种运动状态。 但是，力的平衡与失重完全是两回事。 例如，人站在地上，坐在椅子上，躺在床上，乘坐飞机等速飞行等，都是处于力的平衡状态，但并不失重。 因为在这些情况下，人体内部各部分之间都存在相互的作用力。 真正的失重模拟，应使人体各部分特别是体内器官、内脏之间互相作用力消失。 在这种情况下，人的前庭器官中的耳石由于失重，不再与周围的神经细胞接触而向中枢神经传输信号，从而丧失定向功能。 前庭器官与人体主管呼吸、消化、循环、排泄、发汗等功能的植物神经系统有密切关系。 所以，一旦前庭器官不起作用，身体内脏之间正常的相互作用消失，就会引起航天飞行员产生头晕恶心、呕吐等症状。 在过去三十多年太空飞行中，蘇俄和美国的科学家收集了一些初步的数据。 这些数据显示，失重对内分泌、红白血球的产量、内耳平衡器官及骨质的疏松，都有一定程度的影响，但最明显的生理失重状况，莫过於太空失水及其引起的一些症状，如太空贫血、内分泌降低、双腿肌肉萎缩等。 失重还会引起骨骼失钙的後果，与上了年纪的骨质疏松症(osteoporosis)极为相似。 在微重力物理、化学科学方面也有了长足的进展。 大量收集了在失重下燃烧、材料、流体方面的数据。 在蛋白质晶体生长方面更有突破性的进展。 每次太空飞行都带著上百个蛋白质结晶实验，这对人类的医学方面贡献是极为巨大的。 完全失重是一种理想的情况，在实际的航天飞行中，航天器除受引力作用外，不时还会受到一些非引力的外力作用。 例如，在地球附近有残余大气的阻力，太阳光的压力，进入有大气的行星时也有大气对它的作用力。 根据牛顿第二定律，力对物体作用的结果，是使物体获得加速度。 航天器在引力场中飞行时，受到的非引力的力一般都很小，产生的加速度也很小。 这种非引力加速度通常只有地面重力加速度的万分之一或更小。 为了与正常的重力对比，就把这种微加速度现象叫做“微重力”。 其实，航天器即使只受到引力作用，它的内部实际上也存在微重力，这是因为航天器不是一个质点，而是具有一定尺寸的物体。 人们常用10^-6－10^-4g来表示航天器中微重力的水平。 微重力越小，失重越完全。 总之，完全失重状态只是理想状态，微重力才是实际情况。 .完全失重的定量分析：当a=g时，支持力为N，由牛顿第二定律知：mg－N=ma=mg所以N=0由牛顿第三定律可知，物体对支持物的压力为0 由牛顿第二定律得：N+ma=mg所以N=m（g-a）<mg由牛顿第三定律知，物体对支持物的压力<mg完全失重的定量分析：当a=g时，支持力为N，由牛顿第二定律知：mg－N=ma=mg 所以N=0由牛顿第三定律可知，物体对支持物的压力为0得出结论：向下加速向上减速：加速度方向向下，产生失重现象故只要加速度方向向下就是失重，与速度方向无关. 1．传统使用的连续式计量方法在如建材、粮油、矿山等散状物料计量或在线控制配料时，有很多种方法。 比较典型的有：皮带秤类、冲板流量计类、核子秤类、圆盘给料秤类。 这些计量形式各有特点，但是局限性很大，受设备机械变化影响大，精度不高，安装调校烦琐，维护量大。 皮带秤工艺介绍，流程：皮带秤将单位面积（称重段）上受到的负荷信号与变化速度（皮带转速）信号进行积分运算得出流量值，以此作为可控制的对象。 注：通过控制拖拉式皮带转速，改变拖出的物料量，物料经给料溜槽的出料口整形后， 其厚度稳定均匀，无论皮带机转速大小，皮带上的负荷都是恒定的。 与其它给料方式相比， 该方式计量与控制精度效果较好。 注： 给料与称量功能分别在两条皮带上实现连续式计量方法在连续搅拌设备上使用现状连续式搅拌设备包括：稳定土厂拌设备，水泥连续式搅拌设备，沥青连续式搅拌设备。 就计量精度而言，这些设备不能与间歇式相提并论。 因此，连续式搅拌方法受不到广大用户的青睐，也是原因之一。 科学分析可以说明，这两种计量方法决定的搅拌工艺都有其适用的场合，不能由于暂时的技术限制而影响连续式搅拌的应用。 我国连续式搅拌设备均采用容积法或皮带秤/螺旋秤两类来计量，七十年代从欧洲引进开发连续搅拌工艺至今，一直如此，始终未有突破。 事实上，这两种计量方法在欧洲使用能够作到高精度，例如德国申克（Schenck）的皮带配料秤，动态配料精度达到2%。 而在中国却不行，原因在于受到我国机械制造及材料等基础工业的制约。 目前我国用于公路行业的皮带秤计量精度一般只能达到5%左右，与容积计量相差无几，长期稳定性较差。 连续称重的革命——差分减量（失重）秤失重秤（英文Loss-in-weight）是九十年代开始应用于工业过程称重连续计量的。 失重秤逐渐替代皮带秤、螺旋秤，甚至累加秤，作为一种全新的计量方法，逐渐应用到越来越多物料处理。 1．基本原理：将秤量斗及给料机构作为整个秤体，通过仪表或上位机不停对秤体进行重量信号的采样，计算出重量在单位时间的变化比率作为瞬时流量，再通过各种软硬件的滤波技术处理，得出可以作为控制对象的“实际流量”。 这个流量的获取非常重要，是失重秤能否准确计量的基础。 图中介绍的是一种经典的方法：然后FC通过PID反馈算法，进行逼近目标流量的控制运算，输出调节信号去控制变频器等给料机控制器。 2．差分减量秤（失重秤）在实际中的应用：从原理上可以看出它不受秤体与给料机构的机械变化影响，它只是计算重量差值（差重），与传统动态计量手段相比，其优点是不言而喻的。 对于控制对象为流量（t/h ,kg/min ），而且物料可输送性好，计量精度要求高时，采用失重法计量可以作为一种最佳方案。 3．失重秤设计必须注意的事项，影响精度的因素：失重秤兼有静态秤、动态秤特点，因此，在设计系统时，要求：正确的输送率范围，一般实际工作范围为额定输送量的60%~70%最佳。 若采用交流调速，对应变频率为35-40Hz最佳。 这样保证调节范围宽。 还由于在输送率过低时，系统稳定性差。 传感器量程选用适当，按公式也就是说，传感器也用到其量程的60%~70%，信号变化范围宽，对提高精度极为有利。 机械结构设计要确保物料流动性好，同时保证补料时间短，补料不应过于频繁，一般要求5-10分钟补一次料。 配套传动系统要保证运行平稳，线性好。 4．应用前景：随着电子控制技术的飞速发展，失重秤通过采用新的技术，在计量精度上由0.3%~0.5%。 而提高到0.1%~0.2%，甚至到超过静态秤，这一新技术的核心即数字式称重传感器的应用。 称量传感器的应用为了适应动态测量的需要，在称重系统中作为系统输入端的传感器至关重要。 特别在需要智能化的场合,传感器的直接或间接数安化已必不可少，此时测量不确定度和测量速度往往是一对矛盾,两者很难兼得，而需根据实际情况作折衷选择。 在称重领域,我国大量生产和应用的都是传统的模拟式传感器，模拟信号的输小。 以生产量最大、采用电阻应变原理的称重传感器为例，一般最大输出为30-40mV。 故其信号易受射频干扰，电缆传输距离也短，通常在10m以内。 在使用多个传感器并联的容器称重系统（料斗秤式配料秤）、平台称重系统或秤桥（汽车衡或轨道衡）中，利用数字系统可实现“自校准”。 这是因为多通道的数字传感器系统，不存在阻抗匹配问题。 用户输入各传感器的地址、秤量和灵敏度，即可自动进行秤的“四角”或“边角”平衡，不必一次次地反复调整信。 而在模拟系统中多个传感器关联接线后，每个传感器的特性就不再是可辨别的了，校准时需在每一个传感器上施加砝码并利用接线盒中的分压器进行调整。 由于调整时存在着交互作用，因而反复多次。 在数字系统中，则允许分别复核作为单体的每一个传感器。 因此，校准装有数字传感器系统的所有花费的时间，仅为模拟系统的1/4。 利用数字系统可以实现“自诊断”，即诊断程序连续地检查各传感器信号是否中断、输出是否明显超出范围等。 若有问题，在仪表或控制器面板上会自动显示或报警，用户利用面板上的键即可寻找各个传感器，独立地确定问题原因并进行故障排除。 这种直觉诊断和故障排除能力，对用户显然是一种重要优点，而在模拟传感器系统中则是很难忘以低成本实现的。 在称重领域中，典型模拟传感器系统的模数变换器的分辨力为16比特，即有个可用计数；而数字系统中每一个传感器的分辨率为20比特，即有1000 000个可用计数。 所以，一个装有4个数字传感器的系统即可提供4000 000个计数的分辨率。 这种高分辨率的优点，特别适用于秤架自重大而被称物重量小的场合。 例如：在配料称重系统中，有时配方中某种物料仅占很小比例，但准确度要求却仍然很高。 这在传统的模拟系统中同样是很难实现的。 1．国内外应用的现状（在水泥厂、冶金、塑料、化纤等行业取得）许多行业有丰富应用失重秤的经验。 如：水泥厂配料。 在工程塑料、化纤、光纤等等众多行业已广泛普及。 有些行业由于采用了连续失重计量，可以保证落料按比例混合，而弱化搅拌需要，简化了工艺。 国外发达国家这一产品很成熟，如德国申克公司，布达本拉（brabender），瑞士开创（ktron）公司，技术处于国际最领先地位。 其中开创公司由于采取了数字传感器技术动态精度可达0.25%。 以工业过程称重而言，已经达到静态秤精度。 在连续式搅拌机械上的应用及前景影响：由于国内连续式搅拌设备计量停留在传统的方法上，因此，推广失重秤应用前景将十分广阔，对稳定土厂拌、水泥连续搅拌、沥青连续搅拌工艺起到革命性的改变，对流量的精准控制将会制造出非常合格理想的混合料。 由于连续式拌和工艺结构简单，维护费用低，因此一旦在产品级配上把好关，将彻底改变连续式拌和的市场占有低的现状。 特别是公路、水电行业所需的高产设备，具有重大意义。 赛摩失重秤过静态秤称量完整的给料系统（料仓、给料机和散状物料）及通过变速电机或电振机控制散关物料的卸料流量。 物料（通过螺旋、振动管或槽）从系统卸下，将按每个单位时间(dv/dt)测量的失重与所需给料量(预设值)进行比较，实际(测量)的流量与期望的(预设)流量之间的差异会通过给料控制器(MT2104)发生纠正信号，该控制器能自动调节给料速度，从而在没有过程滞后的情况下保持精确的给料量。 当料仓中测量的重量达到料仓低料位（重新加料）时，控制器将给料系统按容积给料进行控制，然后料仓快速重新装料（手动或自动），失重控制器重新动作。 在批称量失重系统中，设计与连续失重系统相似，然而，给料(批量) 循环最终重量的精度要比实际的给料量控制更高。 6104控制器通过向变速驱动器提供高给料信号以完成快速给料，然后转换到低给料控制信号用于在批量结束时精确控制。 人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机进入轨道后，其中的人和物将处于失重状态．人造地球卫星、宇宙飞船、航天飞机等航天器进入轨道后，可以认为是绕地球做圆周运动，做圆周运动的物体，速度的方向是时刻改变的，因而具有加速度，它的大小等于卫星所在高度处重力加速度的大小．这跟在以重力加速度下降的升降机中发生的情况类似，航天器中的人和物都处于完全失重状态。 你能够想象出完全失重的条件下会发生什么现象吗?你设想地球上一旦重力消失，会发生什么现象，在宇宙飞船中就会发生什么现象．物体将飘在空中，液滴呈绝对球形，气泡在液体中将不上浮．宇航员站着睡觉和躺着睡觉一样舒服，走路务必小心，稍有不慎，将会“上不着天，下不着地”．食物要做成块状或牙膏似的糊状，以免食物的碎渣“漂浮”在空中进入宇航员的眼睛、鼻孔……．你还可以继续发挥你的想象力，举出更多的现象来．你还可以再想一想，人类能够利用失重的条件做些什么吗?下面举几个事例，将会帮助你思考．这里所举的事例，虽然还没有完全实现，但科学家们正在努力探索，也许不久的将来就会实现．在失重条件下，融化了的金属的液滴，形状呈绝对球形，冷却后可以成为理想的滚珠．而在地面上,用现代技术制成的滚珠，并不绝对呈球形，这是造成轴承磨损的重要原因之一。 玻璃纤维(一种很细的玻璃丝，直径为几十微米)是现代光纤通信的主要部件．在地面上，不可能制造很长的玻璃纤维，因为没等到液态的玻璃丝凝固，由于它受到重力，将被拉成小段．而在太空的轨道上，将可以制造出几百米长的玻璃纤维．在太空的轨道上，可以制成一种新的泡沫材料枣泡沫金属．在失重条件下，在液态的金属中通以气体，气泡将不“上浮”，也不“下沉”，均匀地分布在液态金属中，凝固后就成为泡沫金属，这样可以制成轻得像软木塞似的泡沫钢，用它做机翼，又轻又结实.同样的道理，在失重条件下，混合物可以均匀地混合，由此可以制成地面上不能得到的特种合金．电子工业、化学工业、核工业等部门，对高纯度材料的需要不断增加，其纯度要求为“6个9”至“8个9”，即99．9999%～99．%．在地面上，冶炼金属需在容器内进行，总会有一些容器的微量元素掺入到被冶炼的金属中．而在太空中的“悬浮冶炼”，是在失重条件下进行的，不需要用容器，消除了容器对材料的污染，可获得纯度极高的产品．在电子技术中所用的晶体，在地面上生产时，由于受重力影响，晶体的大小受到限制，而且要受到容器的污染，在失重条件下，晶体的生产是均匀的，生产出来的晶体也要大得多．在不久的将来，如能在太空建立起工厂，生产出砷化镓的纯晶体，它要比现有的硅晶体优越得多，将会引起电子技术的重大突破． 没有翅膀的鱼和蚂蚁竟然可以优哉游哉地飘浮在空中，这可不是魔术表演的现场，也不是在模拟太空失重环境，而是发生在西北工业大学实验室的真实一幕。 主持这项实验的解文军是西北工业大学的材料物理学家，当然科学家们并非故意在和这些小动物开玩笑，而是在进行一项声悬浮研究。 普通物体和动物由于自身的重力作用，如果不借助外力不可能克服地心引力，自由飘浮在空中。 当然也有例外，宇航员在太空中也体验过失重的感觉，可以悬浮在空中。 这是因为宇航员搭乘的航天器，运动轨迹处在两个天体的引力平衡点上，比如地球和月球的引力互相抵消，这时航天器就处在失重环境中，重力为零，自然就能飘起来了。 这些飘浮在空中的鱼和蚂蚁难道也是因为科学家通过特殊手段为它们营造出了一个失重环境吗？ “鱼和蚂蚁的飘浮不是一种失重现象。 ”失重的猜测马上遭到了解文军的否定，看来答案并非如此简单。 如果鱼和蚂蚁依然没有逃脱自身重力的作用，从力的平衡角度考虑，必定有一个来自外部的力量帮助它们克服了重力，最终实现飘浮。 这个我们看不到的力量到底来自哪里呢解文军告诉我们，实际上他们只是巧妙利用了声波。 在实验中，上面的声发射端发出声波，声波抵达下端的声反射端后被反射回来，反射回来的声波与继续向反射端传播的声波重叠，如此就形成了驻波，驻波不会像声波一样向前运动，只是在原地上下振动，振幅最大处叫波腹，振幅最小处即看上去静止不动处叫波节。 只要把鱼和蚂蚁等小动物放到波节处，它们也就静止不动了。 进行实验时，只要先调节好反射端到发射端之间的距离，波节位置就是固定的，这时只要用镊子将蚂蚁、瓢虫和小鱼等小动物放在这个位置就可以了。 飘浮在空中的时候，这些动物都显得比较紧张，蚂蚁手舞足蹈地企图四处游走，瓢虫也使劲拍打着翅膀，似乎想飞走。 但是它们的身体并没有受到伤害，不过小鱼的活力显然受到了一些影响，因为离开了有水的环境，所以当小鱼飘浮在空中的时候，解文军还在一旁不停地给小鱼进行“淋浴”。 事实上，早在2002年，解文军和同事就曾经利用声波悬浮起了固体铱和液体汞。 从2003年起，他们开始关注有生命物体的声悬浮。 那么，如果声波达到一定强度，是否有可能将人也悬浮起来呢？解文军说，实验证明，声悬浮原则上可以悬浮起一定体积的任何固体和液体，他们实验中悬浮的动物有地上爬的、水中游的以及天上飞的，但是小动物的尺寸都不超过1厘米。 这是因为，声悬浮的原理决定了悬浮物体的尺寸必须小于半波长。 对超声波段，可以悬浮的物体尺寸不超过1厘米。 还没有看到能够悬浮像人这么大尺寸的物体的声悬浮器将活着的动物悬浮起来的实验国外也有科学家进行过尝试。 1997年，荷兰奈梅亨大学的物理学家安德烈。 杰姆和英国布里斯托尔大学的麦克尔·贝利爵士，曾经使用磁石使青蛙飘浮起来。 他们利用一块超导磁石将一只活着的青蛙飘浮在半空中。 青蛙本身是一个非磁体，但是通过电磁石的磁场而变得有磁性。 除此之外，超导体也会因为它们对磁场的排斥力而自动浮起。 这一原理已在日本得到验证，1996年日本在磁场悬浮实验中，利用一个金属盘子将体重为142公斤的相扑运动员悬起。 相同的原理也被用于研制磁悬浮列车，尽管使用的磁悬浮列车多用电磁场来实现，但它们的原理是一致的。
人类还模仿了那些生物创造出一些新东西？
从令人讨厌的苍蝇身上，仿制成功一种十分奇特的小型气体分析仪。 已经被安装在宇宙飞船的座舱里，用来检测舱内气体的成分。 2.从萤火虫到人工冷光；3.电鱼与伏特电池；4.水母的顺风耳，仿照水母耳朵的结构和功能，设计了水母耳风暴预测仪，能提前15小时对风暴作出预报，对航海和渔业的安全都有重要意义。 5.人们根据蛙眼的视觉原理，已研制成功一种电子蛙眼。 这种电子蛙眼能像真的蛙眼那样，准确无误地识别出特定形状的物体。 把电子蛙眼装入雷达系统后，雷达抗干扰能力大大提高。 这种雷达系统能快速而准确地识别出特定形状的飞机、舰船和导弹等。 特别是能够区别真假导弹，防止以假乱真。 电子蛙眼还广泛应用在机场及交通要道上。 在机场，它能监视飞机的起飞与降落，若发现飞机将要发生碰撞，能及时发出警报。 在交通要道，它能指挥车辆的行驶，防止车辆碰撞事故的发生。 6.根据蝙蝠超声定位器的原理，人们还仿制了盲人用的“探路仪”。 这种探路仪内装一个超声波发射器，盲人带着它可以发现电杆、台阶、桥上的人等。 如今，有类似作用的“超声眼镜”也已制成。 7.模拟蓝藻的不完全光合器，将设计出仿生光解水的装置，从而可获得大量的氢气。 8.根据对人体骨胳肌肉系统和生物电控制的研究，已仿制了人力增强器——步行机。 9.现代起重机的挂钩起源于许多动物的爪子。 10.顶瓦楞模仿动物的鳞甲。 11.船桨模仿的是鸭的蹼。 12.锯子学的是螳螂臂，或锯齿草。 13.苍耳属植物获取灵感发明了尼龙搭扣。 14.嗅觉灵敏的龙虾为人们制造气味探测仪提供了思路。 15.壁虎脚趾对制造能反复使用的粘性录音带提供了令人鼓舞的前景。 16.贝用它的蛋白质生成的胶体非常牢固，这样一种胶体可应用在从外科手术的缝合到补船等一切事情上。 17.树叶的排列和悉尼大剧院的建设。 18.潜水艇和鱼的沉浮。 19.响尾蛇和空对空响尾蛇导弹。 20.人们根据章鱼发明烟雾弹。 21.根据蛋壳发现拱形的承受力量。 22.飞机飞行时产生的剧烈抖动是根据蜻蜓改善的。 23.变色衣服是学习蝴蝶上的鳞片。 24.防水衣服是仿荷叶造的。 有点长，摘自网络百科。 编辑于 2017-09-02TA的回答是否帮助到你了?能够帮助到你是知道答主们最快乐的事啦!有帮助,为TA点赞无帮助,看其他答案查看全部8个回答高中生如何学好生物，精锐1对1升学辅导全国领先#高考数学-高中数学-初中数学#高中生如何学好生物，精锐高端辅导，专注1对1升学辅导13年，由哈佛北大教授研发，1对1升学辅导全国领先，众多高端家庭选择，高端辅导，找精锐!上海精锐教育培训有限公司广告金智维RPA，国有大行携百家金融企业共选!值得一看的财务机器人相关信息推荐金智维RPA，两大国有银行及两百余家金融企业共同的选择!金智维，做国产自主核心的RPA产品!珠海金智维信息科技有限公司广告— 你看完啦，以下内容更有趣 —天猫电器十大扫地机器人排名，上天猫电器城，品类齐全，品质之选!天猫电器城-天猫电器十大扫地机器人排名，爆款行货，新潮外观，海量数码好货低至9.9起，现在下单更优惠!广告2020-12-30人类模仿自然界的生物发明了哪些东西【主回答】 1.模仿大象鼻子的机器人手臂 2.源自蝙蝠的太阳能侦察机 3.鸟类头骨帮助科学家研制出更轻、更坚固的建筑材料 4.子弹头列车设计灵感来自翠鸟的喙 5.源自猫大脑的仿生计算机 6.模仿蝙蝠声波导航功能的声波手杖 7.仿生人类耳朵的无线电芯片 8.模仿鸟类的微型飞机 9.模仿壁虎的粘性机器人 10.鹿角结构成为制造超强工业材料的原理 11.人类牙齿结构与航空科技 12.壁虎眼睛与未来隐形眼镜 13.东方知更鸟羽毛与新一代光学材料 14.人类眼睛与宽视野相机 15.模仿壁虎的超强粘合剂 16.像海参一样软硬兼备的塑料 17.提速武器——鲨鱼皮泳衣 18.未来盔甲模仿金恐龙鱼 19.模仿投弹手甲虫的喷射式喷雾机 20.模仿海鸥的侦察机 21.像荷叶一样赶走污垢的材料 22.模拟白金龟外壳打造更亮白 23.盒子鱼外形让汽车更省油 【补充回答】 仿生学是发展起来的生物学和技术学相结合的交叉学科。 人们发现，一些关于植物和动物的相类似的功能，实际上是超越了人类自身在此方面的技术设计方案的。 植物和动物在几百万年的自然进化当中不仅完全适应自然而且其程度接近完美。 仿生学试图在技术方面模仿动物和植物在自然中的功能。 这个思想在生物学和技术之间架起了一座桥梁，并且对解决技术难题提供了帮助。 通过再现生物学的原理，人类不仅找到了技术上的解决方案，而且同时该方案也完全适应了自然的需要。 仿生学的目的就是分析生物过程和结构以及它们的分析用于未来的设计。 仿生学的思想是建立在自然进化和共同进化的基础上的。 人类所从事的技术就是使得达到最优化和互相间的协调。 而模拟生物适应环境的功能无疑是一个好机会。 87赞·3,661浏览2019-10-09人类从哪些生物身上得到启示？发明了什么一、蝙蝠与雷达 蝙蝠会释放出一种超声波，这种声波遇见物体时就会反弹回来，而人类听不见。 雷达就是根据蝙蝠的这种特性发明出来的。 在各种地方都会用到雷达，例如：飞机、航空等。 二、振动陀螺仪 根据苍蝇嗅觉器官的结构和功能，仿制成一种十分奇特的小型气体分析仪。 这种仪器的“探头”不是金属，而是活的苍蝇。 就是把非常纤细的微电极插到苍蝇的嗅觉神经上，将引导出来的神经电信号经电子线路放大后，送给分析器；分析器一经发现气味物质的信号，便能发出警报。 这种仪器已经被安装在宇宙飞船的座舱里，用来检测舱内气体的成分。 三、蝴蝶与仿生 科学家通过对蝴蝶色彩的研究，为军事防御带来了极大的裨益。 在二战期间，德军包围了列宁格勒，企图用轰炸机摧毁其军事目标和其他防御设施。 苏联昆虫学家施万维奇根据当时 人们对伪装缺乏认识的情况，提出利用蝴蝶的色彩在花丛中不易被发现的道理，在军事设施上覆盖蝴蝶花纹般的伪装。 因此，尽管德军费尽心机，但列宁格勒的军事基地仍安然无恙，为赢得最后的胜利奠定了坚实的基础。 根据同样的原理，后来人们还生产出了迷彩服，大大减少了战斗中的伤亡。 四、伏特电池 电鱼放电的奥秘究竟在哪里?经过对电鱼的解剖研究， 终于发现在电鱼体内有一种奇特的发电器官。 这些发电器官是由许多叫电板或电盘的半透明的盘形细胞构成的。 由于电鱼的种类不同，所以发电器的形状、位置、电板数都不一样。 电鳗的发电器呈棱形，位于尾部脊椎两侧的肌肉中。 电鳐的发电器形似扁平的肾脏，排列在身体中线两侧，共有200万块电板;电鲶的发电器起源于某种腺体，位于皮肤与肌肉之间，约有500万块电板。 单个电板产生的电压很微弱，但由于电板很多，产生的电压就很大了。 电鱼这种非凡的本领，引起了人们极大的兴趣。 19世纪初，意大利物理学家伏特，以电鱼发电器官为模型，设计出世界上最早的伏特电池。 因为这种电池是根据电鱼的天然发电器设计的,所以把它叫做“人造电器官”。 对电鱼的研究，还给人们这样的启示：如果能成功地模仿电鱼的发电器官，那么，船舶和潜水艇等的动力问题便能得到很好的解决。 五、蜂类与仿生 蜂巢由一个个排列整齐的六棱柱形小 蜂房组成，每个小蜂房的底部由3个相同的菱形组成，这些结构与近代数学家精确计算出来的——菱形钝角109。 28’，锐角70。 32’完全相同，是最节省 材料的结构，且容量大、极坚固，令许多专家赞叹不止。 人们仿其构造用各种材料制成蜂巢式夹层结构板，强度大、重量轻、不易传导声和热，是建筑及制造航天飞 机、宇宙飞船、人造卫星等的理想材料。 蜜蜂复眼的每个单眼中相邻地排列着对偏振光方向十分敏感的偏振片，可利用太阳准确定位。 科学家据此原理研制成功了偏振光导航仪，早已广泛用于航海事业中。 参考资料来源：网络百科-仿生学603赞·10,971浏览2019-02-28王者荣耀抢先服S17赛季已经更新了，增加了很多新东西，新增加了哪些新生物？王者荣耀抢先服S17赛季已经更新了，增加了很多新东西，新增加了主宰、龙王、视野之灵这些新生物。 王者荣耀体验迎来了一次全面的更新，虽然这次更新是欢庆版本，但同时也是S17赛季的前兆。 有不少玩家在看完这次的更新后表示，王者荣耀将要发生重大改革了，那么此次体验服究竟更新了哪些东西呢？ 首先第一个就是5分钟刷新的先知主宰了，其虽然号称是主宰。 但是不管是伤害还是击杀后刷出的先锋数量，都比10分钟时候的主宰少了许多，如果在这个前期的时候，能将他击杀的话，对于整个团队来说，优势还是很大的！第二个则是20分钟的风暴龙王了，对，就是叫做龙王，原始血量就有10万了。 并且所有的伤害都是真实伤害，一个人想要击杀他，难度真的是太高了，这个新增加的远古生物绝对是后期的重要关卡！ 第三个新生物这个所谓的视野之灵其实就是个会移动的眼位，只不过颜色有些绚丽，在玩家使用该技能后，它可以查看的范围大概有野区大小左右。 但需要注意的时候，视野之灵只有在二级塔被摧毁的时候才会出现，而且冷却时间为三分钟，说时候这个时间太久了，别说三分钟了有可能一分钟就能改变战局了。 当你方二塔破掉之后，并且没有野区视野的情况下，大家可以在二塔处停留2秒。 那么就会刷出一个视野之灵，围绕固定的路线给予你视野！ 这次对原地图并没有太大的改动，只不过在地图里面增加了一些东西罢了。 此次新加了一些新增远古生物，同时改动的还有五分钟刷新先知主宰，击杀后将获得主动技能先锋号角，二十分钟后击杀暴君除了获得与黑暗暴君相同的Buff以外，还能获得一个50%最大生命的护盾和200点双抗。 此次改动对于玩家来说可以说发生了很大的变化，尤其是增加了先知主宰、风暴暴君以及视野之灵，再加上冲击铠甲和鬼盗之衣两件新装备，无疑会让整个游戏玩法发生翻天覆地的变化。 63浏览2019-10-21人类存在的意义是什么？1播放生活中还有哪些发明是受到了动物的启发？？古人看到鱼在水中游,就模仿鱼的体形做成船,从此人类就能在水上自由行动了.模仿鸟的飞行,制造了飞机.通过研究狗的鼻子,人类模仿制成了小型、快速、灵敏的自动分析仪——“电子鼻”,可以用于化学、食品工业,也可以用于分析矿井、仓库、潜艇和宇宙飞船座舱里的气体成分,还可以用于探矿和作输气管道的检漏.现在还研究成功了“电子警犬”,可以用来测定毒气,检测染料、漆、酸、氨、苯、瓦斯及新鲜苹果和香蕉的气味,可以测定气体一千万分之一的浓度,其灵敏度已达到了狗鼻的水平,还可以用作侦缉工作.通过研究鱼的呼吸器官——鳃,人类模仿鱼鳃的结构,用两层硅橡胶薄膜做成了具有鳃的功能的半透明膜,可以作为人在水中呼吸使用的“人工鳃”.人类还根据鳄鱼排盐的机理,制成了高效的“淡化器”,可以用于提取或浓集某些分散状态的元素…… 苍蝇的眼睛是六千至八千只小眼组成的,叫复眼.人类模仿苍蝇的眼睛,制成了“复眼照相机”.在人造卫星上装上这种照相机,一次能拍下一千三百二十九张不同的照片,可用于复制电子计算机的特别精细的显微线路.如果用这种照相机进行邮票印刷的制版工作,在一块板上印二十五张邮票,一次拍照就可以制成一块版.而用普通照相机,则要一张一张地拍二十五次.人类研究了卵生动物的卵壳,薄而坚固,耐压力强.模仿卵壳的外形特点,创造了“薄壳结构”,省料耐压,广泛应用在建筑工程上.人类通过研究萤火虫等生物发光,正在进一步造出新型的高效人工冷光源.如果能创造出一种象生物放光的物质一样,涂在室内墙壁上,白天能接受光照,贮存能量,夜晚就自然地发出光亮来.人们研究青蛙,发现它只能捕捉到运动的东西,而对静止的事物视而不见,于是发明了电子眼.\x0d这样的事例太多了,可以说我们今天用到的许多东西都是受到了动物的启发.74赞·9,369浏览2017-04-24正在加载
