會跑會游還會自我消滅的MIT新微型自摺紙機器人! Miniature Origami Robot Self-folds, Walks, Swims, and Degrades

機器人最基本的組態就是支撐的硬結構，活動的軟關節還有驅動的馬達。以往這些元件需要用不同的材料跟電機結構來完成，最近MIT跟慕尼黑工業大學展示了一種新的可能性-用自組裝的摺紙技術加上磁場激發來做成小的機器人。主要的構造很簡單，PVC跟磁性材料被包覆在兩層以紙或PS組成的薄片中，其中在放置一塊小的釹鐵硼磁鐵，包覆的這兩層薄片先以雷射切割，所以留下了可以彎曲的溝槽做為關節。然後把這機器人放到加熱板上，一但加熱，PVC開始變形，因為所夾的薄片有不同的溝紋，所以就自己摺起來成不同形狀，其中硬的板狀結構跟軟的活動關節也都有了。


會動的原因是因為有磁性材料層跟中心磁鐵兩個對磁場有反應的材料，所以當外加磁場時這兩種材料間的吸引力就會增加 (物理小知識: 磁場中磁性物質會頃向順著磁場排列且相吸)，所以如果加上一個震盪的磁場，這小機器人就會開始抖動起來，如同振動馬達馬達一樣，所以只要整體結構有非對稱性，震動就會造成運動，就可以跑了！（實驗中使用15 Hz的磁場頻率，這跟整體材料的共振條件有關，也是就關節有綸軟跟質量的分布）
 
實際操作上實驗中加了四組電磁鐵，所以也可以用磁場強與方向分布控制運動的方向，所以可以做到躲開障礙物這種運動。當然可以產生運動的結構，除了利用震動周期中摩擦力的不對稱來運動外，也有可能靠震動變形中流體阻力的不對稱性來游泳，所以這款磁激發的機器人也可以在水面運動。最後最後，因為材料特性，如果放在可以溶解的溶液中，就會分解了。 整個展示影片如下:


其實，同樣的加熱摺疊原理去年已經展示過了，如同下面的影片，只是去年的馬達是外加的振動馬達，今年變成磁鐵震動...



而振動機器人也是已經熟知的科學玩具，可以參看牙刷機器蟲的運動 ，自我摺疊的實驗在近年也很多，如自己折起來的薄膜! Plastic sheets perform auto-origami，或許下次有心的朋友花些巧思融合一些科學原理，也可以做出更好更厲害的機器人喔～　:D


國外報導參看
http://spectrum.ieee.org/automaton/robotics/robotics-hardware/origami-robot-folds-itself-up-does-cool-stuff-dissolves-into-nothing

巨觀自組裝材料的設計! Skylar Tibbits: The emergence of "4D printing"

物體的構成在巨觀世界跟微觀世界有著完全不同的方法，在微觀的世界中，很多物質具有自組裝的能力，可以巧妙的利用物質間的交互作用力組成各種功能性的結構，而在巨觀的世界裡，除了由生物主導的自然界環境之外，幾乎所有的人造物體，都是需要經過設計加工的過程與人為細部的組裝來完成。但是這樣的限制是怎麼來的，有沒有可能利用自組裝方式來完成各種巨觀物體的外型與功能設計?

其實這樣的研究一直有科學家在進行，如介紹過的自己折起來的膜，在巨觀作用的分子魔鬼氈，或是記憶金屬等。但是如果要大規模的設計，就需要一套設計的哲學跟發展方式，這個演講介紹了一些利用物體作用力跟局部材料性質設計所引起的自組裝方式。希望可以利用程設化設計的方式，在材料性質與作用力設計上把微觀自組裝的方式引入巨觀的世界，利用像是振動或是水引起的物理性質變化，來組裝不同的材料。這樣個方式或許最後沒有辦法取代現在的工業製造模式，在是在某些方面，例如介紹過的利用折紙技術做成太空的太陽能板，所是利用氣球網狀結構來做血管支架等，在一些人力難及的地方或許可以有更多好的應用跟創新!

太空無重力水膜! Thin Film Physics in Space

水雖然在生活中很常見，但是關於水的性質卻還有很多很少被認識，像是水很黏跟水很有彈性，這兩件事情在一般生活中因為重力還有表面附著力，很難被真的感受到。雖然之前介紹過一些水珠的彈跳，但是常常只能在很小的尺度上或是超疏水的表面上發生。這影片是非常好的實驗影片，一位太空人在空閒時候在太空中做的一些水膜實驗。在地球上，因為重力的因素，沒有介面活性劑的泡泡一下子就會因為重力而破裂，但是在無重力下，單純的水就可以形成水膜。這樣的水膜比一般的肥皂膜厚，所以關於水一些有趣的性質就可以被好好觀察。 影片一開始介紹如何在太空做水膜，接著展示水膜的震動跟撈水珠遊戲，在遊戲中也發現水滴可以在水膜上彈跳。最後介紹在溫度梯度下水所產生的流動。一個重要的發現是水在特定情況下可以反著一般認識的 marangoni effect 而流動，或許這樣的觀察可以解決在一些情況下不能理解的水流運動!

橡皮筋熱引擎! Rubber Band Heat Engine

引擎是把熱轉成運動的一種裝置，除了傳統的氣體加熱膨脹以外，其實還有其他種方式，例如之前介紹過的熱泳粒子引擎，或是輻射計 Crookes radiometer。這影片是展示怎麼用橡皮筋做出熱引擎 (在費曼物理裡有提過這例子)。一般的橡皮筋是由糾結的高分子所組成的，當加熱時候因為各個分子段可以動的方式更多，所以就像纏的越複雜的線會越小一樣，加溫的高分子橡皮會因為纏的越複雜而收縮拉緊 (與一般的熱漲冷縮不同)。影片中的燈可以幫橡皮筋加熱，加熱後的橡皮筋因為收縮所以把那部份的邊緣往中間拉一點，這樣一來重心的位置就向沒有加熱的那邊偏移，一旦重心偏移發生，整體就受到一個力矩開始轉動。 雖然是簡單的原理，不過這樣簡單的設計就能把熱能轉成動能，或許有更多聰明的設計可以在不同的場合(太空或是微小化的元件)做為合適的熱能轉換裝置!

水下的魔法隱形斗篷! Underwater cloaking device creates mirage

最近幾年常常有隱形斗篷的科學報導，這類的物質利用特殊的材料空間結構讓光從這類物質的周圍通，所以等效上就是隱形。但是這類的物質常常只能在特殊的波段或是在很小的尺度上被實現，實際生活中可以蓋起來就隱形的材料還不存在。不過，其實自然界早就有類似的效應存在，也就是所謂的海市蜃樓。因為溫度所造成的空氣折射率差異讓光以曲線的方式進行，本來該被看到的東西看不到，而是看到遠方的幻影。同樣的原理現在也在大尺度的材料上實現了，利用奈米碳管纖維做成整片布狀的結構，放入水中後加以通電，因為奈管是導電的，所以會因通電而發熱，而碳管本身的疏水性質也讓碳管布跟水的熱傳效率不好， 所以在碳管布的周圍的液體產生了很大的溫度梯度。這些溫度梯度會改變周圍液體的折射率，所以如同海市蜃樓一樣，會讓經過的光發生偏折。這樣的材料只要挑好合適的照射角度，當溫度梯度一產生，把光被偏折後，原本在布上可以被看到的圖案就像隱形一樣消失了，實現了巨觀尺度上隱形的效果。雖然原理與構造都比超材料的原簡單的多，概念卻是一樣的。這樣的技術或許可以發展出新的隱形科技或控制光的應用!

非平衡軟物質特集: 什麼是軟物質

因為很多朋友詢問什麼是軟物質與非平衡軟物質, 想想其實雖然介紹分類裡的軟凝態物質的影片已經就介紹了非常多, 可以什麼是軟物質並沒有介紹過, 所以特地寫這篇介紹. 因為是本身的研究領域, 所以或許意見強一些, 真的有興趣的朋友請多看看相關研究 :)

軟物質研究是一們比較新的整合性領域, 一般來說軟物質是泛指物質間作用力小, 結構型態與功能會受熱擾動影響的物質, 例如膠體粒子, 高分子, 蛋白質與液晶分子等. 這們學科的發展基礎是這些看似不同的物質, 其實有一貫的性質與了解方式(相對於多樣化的化學性質), 因為某些作用力跟物理機制, 讓所有的軟物質都分享了共通的特性, 一但這類的特性被了解後, 就可以應用到各種看似不同的軟物質上. 所以軟物質研究除了物理本身的科學問題外, 了解這類物的特性也能加深對生物細胞與分子的了解, 可以了解關於生物分子與生物細胞的物理語言, 在應用上也就能幫助發展生物檢測技術或是發展新的材料的應用等等. 另一方面因為了解軟物質的作用常常會應用到軟物質的自組裝或是微觀結構的控制上, 所以很多現在發展的奈米技術裡其實也都是軟物質物理的一部分.　最下面的資訊是一本對軟物質研究有興趣的人很可以看的書的簡介跟目錄,

固、特、異的軟物質 (天下文化, 1999)
Fragile Objects: Soft Matter, Hard Science, and the Thrill of Discovery, Pierre-Gilles de Gennes (1996)

因為這是本身的研究領與, 也許比較偏愛些,　才想做這特集介紹一些小世界的故事, 希望更多有好奇心的朋友可以認識這真的很特別的領域, 因為總有驚喜跟有趣的科學等著, 也真的跟生活還有很多重要的科學問題相關. 這學期也會在台大開一門軟物質的課, 希望能把這些有趣又實用的研究帶給更多人認識. 或許教完會有更多好的故事可以說　:)

-------------------------------------------------------------
引用自 博客來　http://www.books.com.tw/exep/prod/booksfile.php?item=0010071756
"
固、特、異的軟物質 (天下文化, 1999)

你知道嗎？固特異先生如何讓橡膠樹汁成為汽車輪胎？消防隊的水柱如何突破極限，拯救高樓的火災？為什麼埃及書記官要在中國墨汁裡加入阿拉伯膠？七彩繽紛的肥皂泡泡竟然也有生、老、病、死！？諾貝爾物理獎得主熱納將以說故事的方式，帶領讀者探尋奇妙的軟物質世界，並激發年輕朋友們的科學熱情與實驗精神，更為青年學子打開一道通往科學研究的大門！

本書作者熱納在得到諾貝爾物理獎之後，經常受邀到各地中學演講，他是個說故事大王，他的演講總是場場爆滿，講題包括介紹他自己的軟物質研究主題、個人研究生涯的轉變歷程、一般科學家的工作以及科學對近代文明的影響。

全書筆調活潑生動，洋溢著青春校園的熱情；內容深入淺出、旁徵博引，充滿了科學大師的理性智慧；再搭配簡明可愛的插畫，更顯平易近人。是一本足以激發年輕人科學熱情與創造力的好書。

目錄
* 導讀 軟物質—新世紀跨學科的前沿科學 歐陽鐘燦
* 序 學校的故事 熱納
* 第一部 軟物質
o 第一章 印第安靴與固特異先生
o 第二章 義大利麵
o 第三章 無管虹吸與跑得太快的船
o 第四章 埃及書記官、阿拉伯膠和中國墨汁
o 第五章 液晶與魚群
o 第六章 鴨子羽毛和清潔劑
o 第七章 肥皂泡與泡沫
o 第八章 脆弱的物體
* 第二部 研究
o 第一章 當個專業研究的科學家
o 第二章 發現
o 第三章 正當的科學
o 第四章 大環境
* 第三部 教育
o 第一章 教育建言
o 第二章 數學帝國主義
o 第三章 一點新鮮空氣
o 第四章 嶄新的旗幟

非平衡軟物質特集: 世界最小的熱引擎

工業革命是從對熱與動力的關係開始, 因為發現了怎麼把熱有系統的轉成機械能, 於是熱機開始推動了各種機器, 把人從勞力中解放, 才讓人類的社會進入了一個新的時代. 傳統的熱機基本原理是經由熱機中介質的膨脹收縮, 把能量由熱的流動中擷取能轉換成機械能的部分來使用. 但是這樣的熱流動跟機械能的轉換其實發生在更多地方, 不是只有像引擎那樣的設計才能做到. 其中有一類的運動是因為不均勻加熱而讓物體表面產生流體的運動, 當這樣的效應以微觀層次來看的時候, 只有一個粒子放在流體裡, 溫度梯度讓小粒子開始跟表面的流體有相對堆進, 就會看到所謂的熱泳動現象- 粒子會在溫度梯度中運動 - 這個過程同樣是由熱流來產生機械能.

利用這樣的原理, 影片中設計出一種單邊鍍金的玻璃小球, 大小只有萬分之一公分. 因為照射光之後, 鍍金的那邊會因為吸收光而被加熱 (就像陽光下金屬會很燙一樣), 所以會讓周圍的液體開始往鍍金那方向流動, 粒子自己則往沒有鍍金的方向跑. 利用這種效應, 只要把兩顆這樣的粒子接在一起, 就變成了一個小旋轉引擎, 只要一照光就不停的旋轉. 影片中可以看到旁邊沒有固定的粒子正在做布朗運動, 而被固定住的小馬達 (有一半黑黑的粒子) 也因為布朗運動而不停的前後擺. 當一照光之後, 固定的粒子開始旋轉, 因為熱梯度產生的液體流動也把那些晃動的粒子吹開, 這實驗證實了這樣的效應存在, 只要好好設計也有很大的效果. 這研究雖然設計簡單, 但卻是貨真價實的熱引擎, 或許一些微小機械設計有一天都能基於這樣的熱功原理被做出來. 其實在自然界的生物中, 各種生物分子也不停的消耗能量並轉換成各種分子運動, 或許是細胞骨骼的變動,或許是酵素的催化震動. 也許過不了多久, 熱機的概念跟粒子的非平衡運動就會走到跟生物分子相遇的那天了!

八月紀念特集: 屬於scimage的故事 - 非平衡軟物質 目錄

關於城市的定律! Geoffrey West: The surprising math of cities and corporations

現代人來說, 城市是很多故事的開始, 人因為在城市相遇而互動. 從歷史來看 都市化的趨勢一值在進行, 世界上的都市都變的越來越大, 人住在城市的比例也越來越高. 雖然城市提供一個便利的環境, 但是相對的污染與過度的能源消耗問題也伴隨著城市成長. 因此了解城市所遵守的定律成了一門重要的學問.

一般來說定律有兩類, 一類是事物在微觀上怎麼運作, 一類是事物集體上怎麼運作. 這數十年的科學發展已經讓人漸漸知道, 很多有....進入演講

八月紀念特集: 屬於scimage的故事 - 非平衡軟物質

一直以來在科學影像都是介紹全世界有趣跟創新的研究, 希望用簡單平易的方式讓這些研究被更多對科學有興趣的朋友知道. 但八月開始已經回到台灣, 所以決定做這特集. 一方面希望多些對科學有興趣的朋友知道這有趣的領域, 一方面也是記念自己想過的這些小故事. 接下來一個月的所有的影片都是scimage自己的研究影片, 雖然只是部分的小故事, 不過其實有些是發表在最好的期刊上的. 希望曾經感動過自己的小故事也會被合適的人看到.

影片介紹主題

看見單條DNA與鎖鏈 介紹網頁 8/7
細胞骨骼的動態運動 介紹網頁 8/10
紅血球的變形與變身術
世上最小的熱引擎 介紹網頁 8/19
用光寫出分子牢龍
看見肌動蛋白的晃動
水珠的反彈: 固體與液體之間
量測細胞運動的力與光鑷子
布朗運動有多快
結珠的細胞膜
加熱而結晶的粒子與光晶格

在這先給影片連接, 內容這個月內陸續介紹. 如果有朋友也對非平衡軟物質有興趣, 或許那天會在某個地方相遇的 :)

跳起來的水珠! Jumping Water Droplets

一般的水滴在表面的時候因為表面潤濕的關係, 跟表面的接觸角很小, 常常都是像個半圓形貼在表面上, 一些水珠的動態也因為這種液滴表面的吸附而沒有辦法觀察. 最近因為奈米技術的發展, 可以製造出所謂的超疏水表面, 在這樣的表面上因為有很多空氣的間隙, 水滴幾乎不跟表面吸附, 所以水滴會有大的接觸角, 可以形成完整圓形的水珠. 因為這樣的技術發展, 水滴的動態開始可以在靜止的平面上被研究. 之前科學家在超疏水的表面發現了一個很有趣的現象: 當兩個小水珠融在一起的時後, 融合的水珠會高高的跳起! 現在的物理解釋似乎是當水珠融合的時候表面能降低 (水滴的曲率越大, 表面能越高), 釋放出來的能量轉成整體水珠的震盪而讓水珠跳起. 這現象之前一直沒有被發現到, 雖然很多人都在研究超疏水的表面. 因為這樣的現象只發生在很小的水珠(mm)還有很快的時間尺度上(微秒), 需要高速攝影機配合顯微鏡才容易捕捉到彈跳的瞬間. 很有趣的影片喔!

相關學術文獻

奈米碳管的燃燒熱電波電池！ Thermopower Waves

怎麼把能源儲存起來跟在需要的時候釋放是能源利用問題的關鍵之一. 如果能有效率地把化學能或是熱能直接轉成電能, 能創造出很多新的可能性(電池的改良或是發電系統的轉變). 之前有介紹過利用溫差來產生電壓, 利用熱電效應的溫差發電機（一般是利用其通電冷卻的效應來做為散熱片), 不過目前的這種熱電半導體元件的效率不高. 另一方面雖然電池可以把化學能轉成電能, 但是電流通常不大, 所儲存的能量也有限. 這影片是介紹一種新發現的燃燒發電方式, 可以直接在燃燒中產生電能.

原理是把燃料填充到奈米碳管中, 然後由一個方向開始燃燒碳管上的燃料. 燃燒的燃燒波會產生高溫, 因為燃燒往單方向進行, 高溫的燃燒波會推動電子往單方向流動. 這樣一來就產生的電壓. 因為是經由快速燃燒把化學能一下都轉成熱能來直接推動電子, 所以有可能可以產生比電池更大的瞬間電流. 而且因為燃料沒有電池條件的限制, 在同樣的體積下能比一般電池儲存更多能量. 目前只在現象研究階段, 在未來如果能有效控制這種效應, 讓能量跟燃燒發電可以持續進行, 或許能創造新的電池或是小的火力發電系統!

學術文獻

網站改版 110525

科學影像一開始是設定要介紹科學影片, 所以想說黑色的背景很合適, 比較有看影片氣氛. 不過一直以來也發現這樣配色閱讀不容易, 只是看習慣網站是黑色, 有點感情捨不得改, 就一直拖到現在. 今天開始換成了白色, 字型也稍微放大, 希望能讓各位朋友更容易閱讀. 也希望大家都喜歡新的配色 :)

舞動相位變換波! Pendulum Waves

自然的樂趣之一就是看著簡單的規則怎麼產生出多彩繽紛的行為. 單擺的擺動是最簡單的運動之一, 理想的擺動週期只跟擺長有關, 較長的擺長的單擺擺動的比較慢. 如果把一群週期不同的單擺放在一起擺動那看起來會是什麼樣呢? 想像中應該就應該還是擺動而已. 但是實際上呢? 這影片把一群有不同擺長的單擺放在一起, 當提高後同時放下, 由側面來觀察這樣的系統會有什麼樣的運動. 影片中可以看出幾種模式, 一開始像是舞龍, 由短的單擺帶領著整體擺動, 然後開始出現交錯線, 好像分成幾群在擺動, 然後變成兩群交叉擺, 接著長的單擺變成領頭擺動的那端, 然後又恢復成同時擺, 接著又重複整個過程! 這些現象其實都是因為相鄰兩個單擺的擺長不同, 所以在擺動一周期後會有相位差, 這樣的相位差會隨著時間變長而變大, 所以開始的類似舞龍擺動是因為長單擺落後短單擺, 然後這樣的落後到週期的的固定比例時, 就會看到幾個單擺處在同樣的相位, 如果前後單擺落後到週期的一半的時候, 就變成兩兩群. 最後就是跑操場一樣, 落後太多的變成領先, 所以舞龍領頭的方向就逆轉了 ! 經由這例子可以看到 , 因為一個簡單的因素, 一群看似簡單的單擺們就可以舞動出各種讓人驚豔的模式!

自製煙圈螺旋空氣炮! Giant Smoke Rings

空氣炮是小叮噹大長篇不可或缺的道具, 但是現實上怎麼做空氣炮? 做出來的又會是什麼效果? 下面這介紹的影片滿足了大家的想像- 只要在大的垃圾桶開口的一邊利用拉緊的塑膠膜封緊作為鼓膜, 另一邊底部開一個略小的口就完成了. 這樣設計的原理是因為人力很難快速地推動空氣 所以利用類似打鼓讓鼓膜震動的方式來做為快速擊發的裝置, 被擊發的空氣在通過底部比較小的口的時候又會再被加速一次. 一次大的震動可以擊發一團空氣, 雖然沒有殺傷力, 不過可以用來打飛一些小東西. 這種裝置另一個特別的特徵是如果加上煙來觀察方便看到擊發的"子彈"的模樣, 可以看到子彈的結構是一個螺旋氣團. 造成這樣一團空氣變成螺旋的原理是因為空氣團在運動的時候中心受的阻力小(因為周圍的分子大家一起動), 而空氣團邊緣的阻力大, 所以中間動的比較快, 周圍動的慢, 周圍的空氣在落後之後又因為中心空氣運動快速移動所造成的空隙被捲到中間. 示意圖如下:

                                         
                           引用: http://amasci.com/wing/smrg4.gif

其實都是很簡單的原理..不過看起來卻是出乎意料的好玩, 有機會一起來做這種玩具給大小朋友一起玩吧 :D

無阻力的超流體! Superfluid helium

當用湯匙攪動咖啡的時候, 可以看到咖啡隨著湯匙周圍流動. 在描述液體運動上, 液體總有一層吸附在固體上, 然後吸附在表面上的液體分子一個拉一個外圍分子, 把湯匙傳來的動量由表面傳出去. 這種一個拉一個的強度就是所謂的黏度. 那如果黏度消失了, 液體會變成什麼模樣呢? 其實這樣的液體很久以前就被發現了, 稱為超流體. 這影片就是介紹當冷卻氦到一定程度的時候, 就會讓液態氦變成超流體. 一開始瓶中液態氦不停的蒸發變成氣泡, 一邊蒸發一邊也帶走熱量而讓剩下的液體變得更冷, 然後冷卻到一定的程度,液態氦就整個安靜下來, 變成超流體, 這時候有非常好的導熱性跟失去黏性. 因為沒有黏度, 所以當可以吸附表面的時候, 這些超流體就一點都沒有阻礙的爬上表面,(不需要帶著其他的分子拖油瓶), 所以裝到一個燒杯裡, 這種沒有黏度液體就會自己跑出來, 如果給個管子揷到這種液體裡, 在合適的條件下, 這種液體就會自己變成噴泉從管子跳出來.



---------
介紹的超流體裡面其實留了一個小謎題, 影片裡除了氦會自己漏出來以外, 還出現了噴泉, 似乎違反了能量守恆.. 這噴泉的現象是故意留給看影片的朋友的小謎題, 果然有朋友發現了 @_@, 有沒有朋友能說明這謎題呢?

搖晃相分離 迪士尼的土壤液化!

地震中常常會看到報導土壤液化讓房屋建築塌陷, 這次日本的地震也在東京迪士尼樂園也發生一樣的事情, 那為什麼地震會讓固體的土地變成像是流體呢? 土壤是由固體, 空氣跟水所組成的空隙結構, 所以局部這三種東西的比例結構就控制土壤的力學特性. 這影片是介紹搖晃怎麼改變這三者的比例, 把水從比底部帶到土壤的表面, 讓表面的土壤失去承受應力的能力. 實驗是先把大量含水的沙舖好以後, 再加上乾的沙, 在沒有搖晃下, 水會穩定的在下方, 所以表面的乾的沙可以承載模型屋, 當開始搖晃以後, 下部的水因為搖晃引起的壓力而開始跑到表面, 讓表面的含水增加最後變成流體, 然後房屋就陷下去了. 這種經由搖晃而改變局部組成的方式, 就是土壤液化的原因了.

天空的秘密:夜光雲之歌! Noctilucent cloud

當看著天空, 不只有很遠的星星跟很近的雲, 在高緯度的剛入晚的時候有機會看到一種在高空(80公里左右)流動,而且會發光的圖案, 被稱為夜光雲(Noctilucent cloud). 對於這種'雲'人們的認識還很有限, 因為位置遠高於一般的雲, 所以一定不是小水珠, 現在一個說法是那些光是由漂浮的小冰晶反是陽光所造成的. 但是這些小冰晶怎麼形成? 為什麼流動? 怎麼偷偷跑去到平流層以上? (搭飛機的都知道, 對流層(10-15km)以上幾乎就是空礦的天空, 沒有雲了) 都還是迷團. 這影片是一首NASA錄的歌, 他們發射了一個衛星專門要去觀察這種現象, 是一首很好聽的歌. 因為這顆衛星, 目前已經確定那些發光的東西確實是由水分子組成, 然後會在地球尺度有週期性的波動. 然後在局部的小尺度上會因為由重力引起的波動而消失. 最近的研究也發現因為這種現象本來在較低緯度少見, 可是現在越來越容易在比較低緯度的地方觀察到, 所以被認為是地球大氣系統開始變化的一個指標, 或許他們的出現跟溫室效應有關. 很好聽的歌, 同時可以看著這些神奇的雲, 如果有朋友都可以全部聽懂歌詞, 很歡迎回覆上來喔!(小機器人只能聽懂部分....)

福島核電廠爆發與海水冷卻的挑戰!

核能是目前主要的發電方式之一, 因為火力發電面臨二氧化碳排出問題與再生能源尚未能大量供電, 目前又開始被思考是否應繼續發展核能.  因為核能事故的風險評估有不同的算法, 昨日地震給了核能電廠一個最嚴重的自然考驗測試- 在像日本有自有技術且充分準備防災國家, 有沒有辦法讓核能電廠不造成環境的傷害.  目前沸水式的反應爐所面臨的一個問題是在冷卻系統出問題時, 會發生爐心鎔化, 最後引發核能物質的外洩 日本的福島核電廠的反應爐在昨日地震就面臨到這樣的問題. 因地震加上海嘯, 冷卻系統斷電後開始異常,冷卻水無法持續供應給反應爐.  內部溫度開始升高且伴隨著水蒸氣壓力升高. 因為高溫, 在一千度以上, 爐心的燃料棒開始與與水作用產生氫氣 (鋯-水反應).  在3/12日下午2點半左右因為大量的氫氣在Layer3 -Layer2 之(一號機的構造如下圖)  間發生爆炸 (影片). 索幸目前根據日本政府消息Layer 1,2 並無破損. 無大量放射物質外洩.  但是目前爐心的溫度已達兩千多度 (3/12.21:00), 慢慢接近爐心容器融燬的溫度.  一但融燬發生, 爐心的放射性物質就可能有機會外洩. 目前日本計畫直接引海水來冷卻.  結果應該這一兩天就會知道了. 希望這樣的事故能喚醒人更多關於核電的安全問題的注意.

海嘯與波浪的不同: 50公分海嘯的威力!

海嘯是由地殼變動所引起的水體運動, 與一般波浪最大的不同是這樣的運動有很長的波長, 也就是說一般的浪可能高50公分厚度也是兩三公尺而已, 通過物體的時間只有一兩秒, 但是海嘯同樣的高度50公分, 厚度卻可以到達上百公里, 經過時間可以長達一個小時. 所以海嘯不是大家所熟悉的波浪, 而是像岩漿不停湧入的厚水體. 其中所蘊含的能量跟一般的波浪有非常大的差異. 這影片介紹了人在面對50公分的海嘯會發生的事情. 跟一般的波浪不同, 人不能對抗整體流動而來水體, 就算是大石頭或是車體都會被吞沒. 另外海嘯的運動方向跟襲擊的時機在局部也很難預測, 因為在海岸有不同的固體邊界條件, 局部會產生比平均更大高度的厚水波. 所以面對即使50公分的海嘯, 最好的方式還是遠離海邊. 別因為不理解而輕忽自然的威力.

龍捲除煙術! removes cigarette smoke using artificial vortex

之前介紹過火龍捲實驗, 可以利用旋轉外罩網來增加空氣的旋度, 讓上升的氣流跟火焰變成火龍捲, 增加燃燒的效率. 其實類似的機制也可以用在吸煙區的除煙室的設計上. 在這影片中除煙室中央有一個空氣吸入口, 而除煙室周圍有一些空氣簾, 然後空氣簾都朝同的順時針方向排氣來製造有旋度的空氣. 當這樣有旋度的空氣被中心的空氣吸入口集中到中心的以後, 就會產生龍捲的煙柱, 讓煙很集中的快速被吸走. 因為有龍捲的幫助, 香菸的煙就更不會擴散到這區域以外的地方而且排除的效率更好. 同樣的設計也可以用在廚房排油煙間的或是需要控制氣流流動跟需要除塵的地方(生物實驗室, 無塵室等等) 所以同樣的原理雖然在火龍捲上可能會造成火災的蔓延, 不過了解原理也會讓更多可能的應用被實現!