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斯坦福首位华人女院长,“人造皮肤”赋予机器和残疾人触觉

2020年1月19日 腾讯网

秒速赛车登录 “我想要大胆做梦, 看看秒速赛车登录能把什么样的科幻小说变成现实。

秒速赛车登录 I wanted to dream big, to see what kind of science fiction we can make into a reality.”

这个放胆做梦的南京女孩,名为鲍哲南。

秒速赛车登录 她是现任的斯坦福大学化学工程学院院长,第一位在斯坦福当院长的华人女性。

曾获得影响世界华人大奖,被评为《自然》杂志年度十大人物。

当选为美国国家工程院院士。

秒速赛车登录 是联合国教科文组织和法国欧莱雅集团联合颁发的世界杰出女科学家成就奖获得者。

秒速赛车登录 至今为止,她发表了400多篇出版物和拥有60多项美国专利。

她开创了许多有机电子材料的设计理念。她开发了以皮肤为灵感的有机电子材料,在医疗设备、能源存储和环境应用方面产生了前所未有的性能或功能。

成就一生的家庭教育

1970年11月,南京女孩鲍哲南出生了,而在这么一个书香门第之家,其父母鲍希茂、陈慧兰分别是南京大学物理系和化学系的教授。

父母对她的影响是巨大的。

她说: “父母总是工作很忙,但他们一定会抽出时间陪伴我和姐姐。”

秒速赛车登录 “一个夏天,父亲带我去玄武湖玩,我当时在吃冰棍,父亲问我,冰棍落到水里是会浮起来还是沉下去?

我想当然回答: 肯定会沉下去。父亲就鼓励我自己验证一下。我把冰棍扔到水里,看到冰棍分明是浮在水面!

为什么?父亲笑而不答,让我自己去研究,我后来才搞清楚,原来冰的密度比水小。”

她说道: “很幸运,父母能够从小启发我的科学思维: 大胆假设、踏实求证。这终生受益。我现在自己有孩子,更能体会到父母的良苦用心。我也这样教育我的小孩、激发我的学生的科研热情。”

从中国到美国的求学之路

1981年,入读南京金陵中学。后在1987年,鲍哲南考进了父母任教的南京大学,接受本科阶段的化学基础课程学习。

秒速赛车登录 凭借着在实验课上的出色表现,鲍哲南在大二暑期时就进入了薛奇教授的实验室。而薛教授的实验室为国家重点实验室,研究方向是高分子复合材料。

动手实验的过程,让鲍哲南燃起了对化学的热爱。

大三时鲍哲南全家移居美国,她便进入了伊利诺伊大学芝加哥分校学习,后被芝加哥大学破格录取为研究生。

实力反击学术欺诈

在芝加哥大学获得了研究生和博士学位之后。鲍哲南便直接进入了贝尔实验室的材料研究部。该实验室享有盛名,专攻电信和计算机。

在那段时间里,她发明了第一个全塑料晶体管。

秒速赛车登录 也就是在这个时候,同事Jan Schon 发表了一系列的论文,其中有两篇鲍哲南是合著者。Jan 的论文最终因欺诈而被撤回,她也因此受到牵连,被卷入这场被认为是21世纪最大的学术造假风波,直到后来调查证明她对 Jan 篡改实验数据的情况并不知情,才得以恢复清白。

她用实力为自己正名,被任为实验室杰出技术人员,要知道这是贝尔实验室科技雇员的最高级别。

秒速赛车登录 2004年,她离开了贝尔前往斯坦福大学,将目光投向柔性电子产品的工业应用以外的邻域,如汽车和机器人的计算机显示器和传感器。

人造电子皮肤近在咫尺

“一只苍蝇或蝴蝶停在脸上,轻微的触感会让人类马上有所察觉。要想让人造皮肤也拥有这样的灵敏度,这不是天方夜谭。”

秒速赛车登录 秒速赛车登录的团队花了将近三年的实验,研制出了具有超强灵敏度的人造皮肤,它由敏感度极高的电子感器所组成,当感应器连成一片时,就如同‘皮肤’。

秒速赛车登录 在鲍哲南看来,这种模拟人类皮肤的柔软塑料电子传感器件,有拉伸属性,可降解,拥有自愈性能,前景非常广阔,“有望在假肢、机器人、手机和电脑的触摸式显示屏、汽车安全和医疗器械等诸多方面获得广泛应用。”

有了灵敏的‘触觉’,未来的假肢会更像病人本来的肢体;驾驶的方向盘如果安置了触觉传感器,驾驶员很累没有扶住方向盘的时候,方向盘可以自动感知发出提醒,这样也能减少交通事故。”

人造皮肤,有一天它将像秒速赛车登录真正的肌肤一样,直接与人类大脑秒速赛车登录。她说:“我觉得,如果秒速赛车登录成功了,这个领域将真正造福于人。”

自从来到斯坦福大学,她和研究团队致力于研发新的材料和感知技术。

秒速赛车登录 为了实现这一点,需要设计拥有皮肤物理特性的材料,模拟皮肤的许多不同类型的神经,柔性电路,携带电子信号的传感器和技术,并将这些电子信息转化为大脑可理解的信号。

所有这些都是困难的。今天的电子材料是硬性的。它们不能弯曲或伸展。即使在制造出柔性电子产品之后,在电子电路和生物神经之间建立接口的挑战依然存在。

秒速赛车登录 “将一块合成材料植入人体,并让它与大脑进行真正的秒速赛车登录,需要在许多不同的领域取得突破。”

秒速赛车登录 她的实验室有了进展,最新研发的材料可以模拟人类皮肤的压力感知能力,并产生秒速赛车登录大脑能够理解的电脉冲。当施加压力信号时,这些信号可以被发送到电脑上。例如,如果把这种电子皮肤安在假肢上,就可以帮助截肢患者恢复触觉。

她的团队正在努力增加其他的感觉和对温度敏感的能力,使人造皮肤能够感知人类皮肤所能感觉到的一切。

同时,她也正在与神经外科医生和神经科学家合作,研究如何建立电子与生物之间的联系。尽管这个项目很复杂,但她乐观地认为,初期的人造皮肤可以在几年内进行测试。

在实现为义肢制造,类皮肤保护层这一雄心勃勃的目标中,鲍哲南相信她的智能、灵活的电子产品可以创造出前所未有的产品。

她说道: “与人体亲密接触的柔性电子设备,使秒速赛车登录能够获取有关健康状况更准确的信息。比如血压、血糖水平或与压力相关的汗液中可能产生的化学物质。”

秒速赛车登录 她的团队已经在开发一种类似绷带的可穿戴式血压传感器,可以轻松地为心血管疾病患者提供持续监测。

除了这个绷带模型,鲍还设想将柔性电子元件设计成服装面料。

秒速赛车登录 与此同时,她正探索使用生物相容性电子产品作为皮下植入物。

秒速赛车登录 她说: “可以把它们想象成你可以在体内佩戴的电子设备。”

测试中的皮下无线天线电子产品

秒速赛车登录 她的实验室最近创造了一种新的超弹性聚合物,可以拉伸到原来长度的100倍。

如果被刺穿或撕裂,这些超弹性材料可以自我修复。最重要的是,当这些材料遇到电荷时,它们会跳动或抽搐,这表明它们有可能成为一种新型的人造肌肉。

秒速赛车登录 团队还在进行许多其他的研究项目,这些项目都是基于他们开发的以皮肤为灵感的材料,其中包括一种可以自我修复的导电材料,这种材料可以极大地改善锂离子电池的性能,帮助便携式电子产品和电动汽车延长工作时间。

回归生活本身

在学术界光环无数的鲍哲南,生活里就像秒速赛车登录中的普通人。

秒速赛车登录 每天,她都会换上运动鞋步行一小时到斯坦福大学化学工程系。

如今的鲍哲南是两个孩子的妈妈。和家人的合影,她摆在办公桌上陪伴她度过忙碌时光。她说: “尽管很忙,但是坚持每天早晨5点起床为家人做早餐。家庭和工作都很重要,所以一定要平衡好。”

秒速赛车登录 不忙工作时,她喜欢和家人一起参加户外活动。“秒速赛车登录几乎每周末都会去徒步,虽然平衡工作和家庭生活永远是个挑战。我很幸运有一个非常支持和理解我的丈夫在这两个方面协助我。”

秒速赛车登录 清楚自己要什么,一直贯穿着她的事业和生活。

小编在此也希望大家能找到自己能为之奋斗的目标。

最后,秒速赛车登录给出她对希望从事STEM研究女性的建议:

“我总是告诉年轻人,包括年轻女孩,选择自己热爱的职业很重要。如果他们选择一些自己喜欢的东西,一些能激励他们更加努力工作的东西,他们就能突破自己的极限。然后,他们就能克服面前的任何障碍。”

(责任编辑 邹文锋)

编辑日期: 2020-01-19
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