科学家揭示火蚁用身躯搭建“蚁筏”背后的科学原理

科学家揭示火蚁用身躯搭建“蚁筏”背后的科学原理 宾汉姆顿大学（Binghamton University）的研究人员正在探索火蚁如何形成浮筏在洪水中生存，目的是将这些生物机制应用到材料科学中。研究小组对这些蚂蚁浮筏的适应性和机械特性进行了研究，发现它们表现出一种独特的"捕捉粘合"行为，能在压力下增强强度。这项研究可能会开发出能在机械应力作用下自我强化的创新材料，有望应用于生物医学植入物和软机器人等多个领域。资料来源：罗伯特-瓦格纳当洪水侵袭火蚁生活的地区时，火蚁的生存对策是把蚁群螯合在一起，形成一个有浮力的"筏子"，漂浮在水面上，使蚁群团结在一起。把它想象成一种浓缩的、适应性强的材料，其中的构件单个的蚂蚁实际上是有生命的。宾汉姆顿大学助理教授罗布-瓦格纳（Rob Wagner）作为科罗拉多大学博尔德分校弗内里软物质力学实验室（Vernerey Soft Matter Mechanics Lab）的成员领导了这项研究，他们在研究中调查了这些活体筏的适应性反应。研究目标是了解它们如何自主变形和改变机械特性，然后将最简单、最有用的发现融入人造材料中。他说："生命系统一直让我着迷，因为它们能实现我们目前的工程材料无法实现的东西甚至差得很远。我们制造大块聚合物系统、金属和陶瓷，但它们都是被动的。这些成分不能像每一个生命系统那样储存能量，然后将能量转化为机械功。"瓦格纳认为，这种能量的储存和转换对于模仿生命系统的智能和自适应行为至关重要。在最近发表在《美国国家科学院院刊》上的论文中，科罗拉多大学的瓦格纳和他的合著者研究了火蚁蚁排在拉伸时对机械负荷的反应，并将这些蚁排的反应与动态自愈聚合物进行了比较。瓦格纳说："许多聚合物是通过动态键结合在一起的，这些键会断裂，但可以重组。如果拉得足够慢，这些键就有时间重组材料，这样它就不会断裂，而是像孩子们玩的粘液或软冰淇淋一样流动。如果拉得很快，它就会像粉笔一样断裂。由于筏子是由蚂蚁相互粘连在一起的，它们之间的粘结可以断裂，也可以重组。所以，我和我的同事认为它们也会做同样的事情。"但瓦格纳和他的合作者发现，无论他们以何种速度拉动蚂蚁排，它们的机械反应几乎都是一样的，而且它们从未流动过。瓦格纳推测，蚂蚁在感觉到力的时候会反射性地收紧并延长抓握的时间，因为它们想保持在一起。它们要么减弱，要么关闭动态行为。测试火蚁筏在拉伸时对机械负荷的反应的实验。资料来源：罗伯特-瓦格纳这种受力后粘结力增强的现象被称为"捕捉粘结行为"，它很可能会增强蚁群的凝聚力，这对蚁群的生存是有意义的。"当你用一定的力量拉动典型的粘合剂时，它们会更快松开，寿命也会缩短你拉动粘合剂，就是在削弱它。这就是你在几乎所有被动系统中看到的情况，"瓦格纳说。"但在生命系统中，由于其复杂性，有时你会发现在一定范围的外力作用下，捕捉到的键能保持更长的时间。有些蛋白质会自动机械地做到这一点，但这并不是蛋白质在做决定。它们只是以这样一种方式排列，当施加外力时，就会显示出这些锁定或'捕捉'的结合位点。"瓦格纳认为，在工程系统中模仿这些捕捉键，可以制造出在机械应力较大的区域表现出自主、局部自强的人造材料。这可以延长生物医学植入物、粘合剂、纤维复合材料、软机器人组件和许多其他系统的寿命。像火蚁蚁排这样的昆虫集体聚集体已经在启发研究人员开发具有刺激响应机械特性和行为的材料。今年早些时候发表在《自然-材料》（Nature Materials ）上的一篇论文由德克萨斯农工大学的瓦尔响应生物材料实验室（Ware Responsive Biomaterials Lab）领导，论文作者包括瓦格纳（Wagner）和他的前论文导师弗朗克-J.Vernerey 教授的贡献该论文展示了由被称为液晶弹性体的特殊凝胶或材料制成的带子如何在加热过程中盘旋，然后相互缠绕，形成类似固体的凝结结构，其灵感正是来自于这些蚂蚁。瓦格纳说："这项工作的一个自然进展就是回答我们如何才能让这些带子或其他软构件之间的相互作用像火蚁和一些生物分子相互作用那样在负载下'接住'。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：

转需，食物的短期储存与长期储存方法。出自《蔬菜教室》与《最详尽的冷冻保存教科书》

转需，食物的短期储存与长期储存方法。出自《蔬菜教室》与《最详尽的冷冻保存教科书》 【网评】转需. 如何保存果蔬与肉类 也是很必要掌握的生活技能. 最近一阵经常给小朋友做辅食 也很频繁用到相关知识点. 另外 需要注意囤密封保鲜袋 硅油纸和分格用的小纸杯一类小东西 source

鲸须：须鲸身体最独特结构 如何帮助它进食？

鲸须：须鲸身体最独特结构 如何帮助它进食？ 以这个座头鲸鲸须为例，从侧面我们可以看到，鲸须的核心结构是由这种条状结构组成的。这面是内侧，我们可以看到，这些条状结构一条一条整齐地排列在一起，并固定在须鲸的上颌（只有上颌才长鲸须）。但从这个鲸须中我们就不难看出，鲸须其实非常坚硬。事实也是如此，它的这些结构是由角蛋白组成的，我们的头发和指甲，以及一些哺乳动物的角都是这种材料，这种材料有时候确实可以非常坚硬，哺乳动物喜欢用它来装饰自己的“武器”和防御装置。它们的外侧才是这种须状物，长得相当密集，当然也是由角蛋白组成，但比我们头发会更加坚硬。每一种须鲸都有自己独特的鲸须结构，但是它们的作用都是一样的，就是用于过滤海水保留食物的。须鲸是滤食动物，当它们需要进食的时候，就会把海水和食物一起吞入自己的嘴巴，然后挤出海水，这时鲸须就像筛子一样把食物困在嘴巴中。另外，很多人可能不知道，其实所有须鲸都会经历超长周期的迁徙，因为它们的食物都在南极这样的冷水区（大多须鲸的主要食物就是南极磷虾），而繁殖的区域却是在温水区，两者路途遥远。所以，须鲸一年中有很长一段时间都在迁徙，而且迁徙期间不进食。就拿座头鲸来说，它们一年差不多有三分之二的时间是不进食的，仅靠身体存储的脂肪生存和繁育后代。 ... PC版： 手机版：

联合国警告南苏丹近六成人口明年将陷入严重粮食危机

联合国警告南苏丹近六成人口明年将陷入严重粮食危机 联合国最新调查报告显示，位于非洲东中部的南苏丹约60%的人口将在2025年陷入严重粮食不安全状态，逾200万名儿童面临营养不良风险。 法新社报道，作为全球最年轻且最贫困的国家之一，南苏丹正处于严峻的人道主义危机之中。据联合国综合粮食安全等级分类（IPC）系统星期一（11月18日）发布的评估报告，从2025年4月起，南苏丹57%的人口将达到“急性粮食不安全”状态，受影响人数从上一饥荒季的710万上升至770万。 IPC系统将粮食不安全划分为五个等级，从“粮食充足”到“灾难性粮食不安全”，后者意味着食物极度匮乏，民众面临生存威胁。目前，南苏丹的多数地区已达到第三阶段。 数据显示，超过85%因苏丹战争返回南苏丹的难民将在下一饥荒季陷入严重粮食不安全状态。此外，210万名儿童因缺乏安全饮用水和基本卫生设施面临营养不良威胁。 联合国世界粮食计划署（WFP）南苏丹负责人麦格罗蒂（Mary-Ellen McGroarty）说：“年复一年，我们看到南苏丹的饥饿水平持续达到历史最高点之一……冲突与气候危机交织，形成了破坏性的‘双重威胁’。” 联合国儿童基金会（UNICEF）南苏丹代表拉塞科（Hamida Lasseko）指出：“如果援助力度不足，这一数字可能进一步上升，我们对此深感忧虑。” 世界银行10月警告称，南苏丹持续性的洪灾正在“加剧本已严峻的危机”。联合国人道主义事务协调厅（OCHA）本月初报告，洪灾已影响约140万人，迫使38万人流离失所。 自2011年独立以来，南苏丹一直面临长期的不稳定、暴力冲突、经济停滞及气候灾害的多重挑战。近日，该国政府宣布将大选推迟至2026年12月，引发新一轮政治僵局，进一步加剧局势动荡。尽管南苏丹拥有丰富的石油资源，但因邻国苏丹内战导致输油管道受损，关键能源收入锐减，经济困境雪上加霜。 #联合国 #粮食危机 #调查 #非洲 #食物 #联合国儿童基金会 #世界银行 #苏丹-电报频道- #娟姐新闻:@juanjienews

红薯有多健康？ISOBEL WHITCOMB2024年11月19日尽管要加棉花糖，但红薯是感恩节餐桌上最健康的食物之一。它们营养

红薯有多健康？ ISOBEL WHITCOMB2024年11月19日尽管要加棉花糖，但红薯是感恩节餐桌上最健康的食物之一。它们营养丰富，能帮助身体系统运转，稳定血糖，甚至还能降低患癌症的风险。它们是电解质的天然来源。红薯是钾的良好来源，钾是一种电解质，会随运动出汗排出。罗彻斯特大学医学中心健身科学项目的注册营养师霍莉·吉利根说，人体依靠携带电荷的钾离子在神经之间传递电信号。钾有助于保持神经兴奋、心脏跳动和肌肉收缩。一个中等大小的熟红薯含有大约350毫克的钾大约是普通成年人每日推荐摄入量的12%，是一瓶12盎司（约合340克）的佳得乐含钾量的六倍多。钾还有助于保持健康血压。密歇根大学生物化学家、营养科学副教授戴夫·布里奇斯说：“人体一直在努力保持钾与另一种电解质钠之间的平衡。”他解释说，钠会使身体保持体液，增加血液容量；他解释说，如果钠摄入过多，血压就会变得过高。钾能刺激肾脏排出钠，也使血管放松。它们不会令血糖骤升。红薯的独特风味来自于天然糖分；一个中等大小的红薯大约含有九克糖分。“在某些情况下，这大约是普通汽水的四分之一，”布里奇斯说。但与含糖饮料不同，红薯的膳食纤维含量相对较高（每个红薯约四克）。西雅图华盛顿大学医学中心的临床营养师朱迪·西蒙说，人体消化纤维需要做很多工作，这会减缓糖的分解。喝汽水时，血糖水平会骤升，但是吃红薯的时候，血糖水平是逐渐上升的。西蒙说，包括红薯在内的高纤维食物甚至可以促进人体分泌GLP-1，这种激素是胰妥赞(Ozempic)和诺和盈(Wegovy)等药物所模仿的。GLP-1刺激胰岛素的释放，减缓消化，帮助你长时间保持饱腹感。它们富含维生素和矿物质。一个中等大小的红薯的维生素A含量就已经超过了每日推荐量主要以β-胡萝卜素的形式存在，它使得红薯呈现出鲜艳的橙色。此外，一个中等大小的红薯含有大约20%的每日推荐量的维生素C。这两种维生素都是强大的抗氧化剂，可以中和自由基它是一种不稳定的氧分子，会破坏细胞和DNA，增加患癌症和其他疾病的风险。布里奇斯说，维生素A也是视网膜内检测光线的蛋白质的重要组成部分，因此对视力至关重要。西蒙说，人体需要维生素C来吸收铁。布里奇斯说，红薯还含有大量的铜和锰，人体可以利用这两种物质在体内产生抗氧化剂。翻译：晋其角点击查看本文英文版。 -电报频道- #娟姐新闻:@juanjienews

新研发的CSRD材料局部无序技术有望缩短电池充电时间 增加能量储存能力

新研发的CSRD材料局部无序技术有望缩短电池充电时间 增加能量储存能力 不稳定的电极充电电池是能源转型的关键要素，尤其是在可再生能源越来越多的今天。在多种可充电电池中，锂离子电池是功能最强大、应用最广泛的电池之一。为了使其电气连接，通常使用层状氧化物作为电极。然而，当电池充电时，它们的原子结构会变得不稳定。这最终会影响电池的循环寿命。局部失调为了解决这个问题，代尔夫特理工大学的"电化学能量存储"小组与国际研究人员合作。论文的第一作者是王启迪，他介绍说："用作锂离子电池阴极材料的层状氧化物是整齐有序的。我们进行了一项结构设计研究，通过改进合成方法在这种材料中引入化学短程无序。因此，它在电池使用过程中变得更加稳定"。有序的层状结构是锂（Li）离子阴极的重要组成部分。然而，在充电过程中，本质上脆弱的缺锂框架很容易受到晶格应变、结构和/或化学机械退化的影响，导致容量迅速下降，从而缩短电池寿命。在此，研究人员报告了一种通过在氧化物阴极中整合化学短程无序（CSRD）来解决这些问题的方法，它涉及晶格中元素在空间维度上的局部分布，跨越几个最近邻间距。这是在结构化学基本原理的指导下，通过改进的陶瓷合成工艺实现的。为了证明其可行性，研究人员展示了 CSRD 的引入如何对层状氧化锂钴阴极的晶体结构产生重大影响。这表现在过渡金属环境及其与氧气的相互作用上，有效防止了锂去除过程中晶体板的有害滑动和结构退化。同时，它还会影响电子结构，从而提高电子导电性。这些特性对锂离子存储能力大有裨益，可显著提高循环寿命和速率能力。此外他们还发现 CSRD 可以通过改进化学共掺杂的方式引入到其他层状氧化物材料中，这进一步说明了 CSRD 在增强结构和电化学稳定性方面的潜力。这些发现为氧化物阴极的设计开辟了新的途径，帮助深入了解了 CSRD 对先进功能材料晶体和电子结构的影响。经过 200 次充电/放电循环后，结构稳定性的提高几乎使电池的容量保持率翻了一番。图片来源：Roy Borghouts Fotografie循环寿命更长，充电时间更短结构稳定性的提高使电池在 200 次充电/放电循环后的容量保持率几乎翻了一番。此外，这种化学短程无序增加了电极中的电荷转移，从而缩短了充电时间。研究小组对锂钴氧化物（LiCoO2）和锂镍锰钴氧化物（NMC811）等成熟的商用阴极展示了这些优势。关键材料这些成果可能会催生新一代锂离子电池，其制造成本更低，寿命期间单位能量储存的二氧化碳排放量更小。研究小组下一步将研究是否可以利用同样的材料设计原理，用不太稀缺的原材料制造阴极。论文的资深作者马尼克斯-瓦格马克（Marnix Wagemaker）说："钴和镍都是所谓的能源技术关键材料，减少电池中这些材料的使用将是一件好事。"编译来源：ScitechDaily ... PC版： 手机版：