当我们努力向绿色未来过渡时，我们会问“木材好不好”来帮助我们建造一切东西，从更好的建筑到更隔热的窗户，从切牛排的刀到纳米工程，可生物降解的闪光。此外，新闻方面:随着欧洲新冠病例再次增加，我们回顾了英国的情况;还有，用蘑菇做草莓味;还有突破性的纺织品，当阳光照射到它们上面时，它们会让你降温。
在这一集里
英国需要新冠肺炎护照吗?
大卫·马修斯，布里斯托大学
整个欧洲大陆的新冠肺炎病例激增，以至于一些国家再次采取严厉措施来控制疫情。荷兰实施了新的封锁限制;在爱尔兰，酒吧、俱乐部和餐馆重新实行宵禁;在奥地利，新冠疫苗将成为强制性的。那么，我们在英国过得怎么样?我们是应该效仿，还是应该保持警惕?布里斯托尔大学的病毒学家大卫·马修斯采访了克里斯·史密斯。
大卫:目前，我认为我们处在一个很好的位置。我非常乐观。我们有一个高度接种疫苗的人口，加上这一点，我们有相当多的传播，这对接种疫苗的人来说是一种助推器。当然，我们也有加强计划，这将提高那些没有被感染但已经接种疫苗的人的免疫力。所以我很乐观。我们开始看到病例和死亡人数缓慢下降。所以我确实认为我们有望扭转局面。
Chris:我也很乐观，但是我对那些让我们感到困惑的头条新闻有点困惑，因为如果你看看疫苗的吸收率，我们现在有近90%的12岁以上的人口至少接种了一剂疫苗。那么，通过继续推进疫苗前沿，我们真的还能取得很大进展吗?你认为这10%的人会越过这条线吗?
大卫:我认为如果没有其他人的大力帮助，他们是不可能成功的。我不知道为什么那10%的人会抵制，但我认为我们需要花更多的时间来解决这个问题，说服那些人接种疫苗的好处，帮助他们理解，或者改变他们之前的立场，现在对改变主意感到有点尴尬。我们需要在这方面努力，因为如果我们这样做了，如果每个成年人都接种了疫苗，那么在医院和机械通风床上的人数就会一下子减少一半，这将是一个巨大的收获，只要说服最后10%的人，不管什么原因，他们到目前为止还没有退居二线。
克里斯-这是统计数据吗，我们目前在医院看到的最需要帮助的病例中有一半没有接种疫苗?
大卫:差不多了。所以我想上次我检查的时候，大约有三分之二在医院需要额外帮助的机械通气床上的人没有接种疫苗。如果你接种了疫苗，你最终出现这种情况的几率就会降低80-90%。一个非常粗略的计算告诉你，这有效地导致了数字减半。每天有1000人使用机械通气床，而现在只有500人。这显然意味着我们离封锁的前景要远得多。
克里斯-你怎么看待北爱尔兰正朝着引入某种疫苗护照制度的方向发展的事实?这种疫苗通行证制度真的值得推行吗?
大卫:我认为疫苗护照，如果它有助于说服人们接种疫苗，那么它就是一件好事。我们正处于一个未知的领域。我宁愿说服人们而不是强迫他们，但我确实看到了强迫人们的优点，真的。就像我们之前说的，数字是不言自明的。目前在医院里病情严重的人有三分之二没有接种疫苗。正如我们所知，NHS有很多更好的事情要做，而不是花时间治疗那些拒绝免费、安全、有效疫苗的人。
克里斯:-但这确实意味着我们可能会把额外的负担强加给90%的人口，而实际上只有10%的人是造成这一切的原因。
大卫:当然，这就是为什么我很沮丧。我认为，如果我们要为自己推出疫苗护照，如果是我来做这些决定，我会在夏天之前做出决定，那时我们还处于封锁状态，这样人们就会习惯一些自由但仍然有一些限制的想法，而不是让每个人都出去享受自由，然后又开始施加限制。我认为我们错过了最大的机会窗口，因为我们没有在夏初制定疫苗通行证计划。我宁愿，我们有一个强有力的，协调一致的说服运动，与那些对疫苗犹豫不决的人交谈，试图理解他们的恐惧，减轻他们的恐惧，并告诉他们，他们现在真的应该改变主意，接种疫苗。
克里斯:你认为我们现在是不是应该开始对人们说，‘我们需要找回自信，重新振作起来’?因为实际上，如果将每年这个时候的流感和进入冬季的死亡率与NHS的影响进行比较，我们就离得不远了。现在我们已经从流感对我们的影响中获得了COVID疫苗。我们是吗?
大卫:我们并没有走得太远，我认为这暗示了另一点，我认为人们并没有真正考虑到这一点，也没有好好考虑。这个星球上的每个人，我们70亿人，总有一天会感染这种病毒。无论是今年冬天、明年冬天还是后年冬天，现在都无法躲避这种病毒。你会遇到的。唯一的问题是，你想让你的免疫系统应对这种经过训练或未经训练的新病毒吗?如果你想让它训练有素，做好战斗准备，那么你需要接种疫苗。这是呼吸系统疾病大杂烩中一个永久的添加物。我认为，随着接种疫苗和长期接触，它将成为另一种普通感冒，而不是像现在这样危险的疾病。但是，是的，我认为我们正在接近这一点，它会像流感或呼吸道合胞病毒一样，或者实际上可能比它更温和，就像其他人类冠状病毒一样。
让野草莓散发出真菌的味道
Holger Zorn，吉森大学
现在，在德国的一个实验室里，科学家们正准备用熟练的化学家来交换真菌!不完全是这样，但他们偶然发现了一种真菌，当它生长在某种形式的植物废物上时，可以将废物分解成一套闻起来像野生草莓的化学物质。这项研究的基本原理是，虽然商店买的草莓味道很好，但许多人认为野生草莓味道更好，因为它们有更浓郁的花香。但是，遗憾的是，野生草莓太小了，无法从果实中提取出有用的味道化合物。相反，这意味着我们必须依赖人工香料，这在经济上和环境上都是有代价的。当然，真菌是免费的!莎莉·勒·佩奇采访了吉森大学的霍尔格·佐恩，以了解更多信息。
蘑菇生活在完全不同的环境中。所以它们有酶来分解几乎所有的有机物质。这也给了他们机会修改原料中已经存在的物质，释放出令人愉悦或有时令人不快的味道化合物。
莎莉:你是怎么测试哪种真菌能产生最好的气味的?
霍尔格:我们把真菌种在一个盘子里，放在黑醋栗的渣上，我们每天都闻一下，看看是否能产生一种令人愉快的味道。
莎莉:所以你在黑加仑果肉上种植这些真菌。这是怎么来的?
霍尔格-从果汁加工工业，只是从黑加仑果汁生产。
莎莉:你为什么要用这个，而不是那些可以用来培养真菌的东西?
霍尔格-这是一个相当可持续的方法。这种材料通常被丢弃，当然我们知道材料中仍然存在许多潜在的强效味道前体。所以总的来说，虽然它现在被丢弃了，但它是一种有价值的材料，我们只是想利用它。
莎莉:所以你把真菌库加到黑加仑果肉里。你是怎么分辨出哪些是野草莓的味道的?仅仅是闻一下还是更高科技一点?
霍尔格:第一步当然是闻。我们的鼻子是迄今为止我们拥有的最好的工具，如果我们谈论味道化合物，我们的研究所也有一些经验丰富的博士生和博士后，在一个小组中，评估味道。对于这种真菌，他们都认为它非常有趣，他们都说，'哦，这就像野生草莓'。当然，下一步我们会使用高度复杂的分析技术，包括气相色谱法，还有嗅气相色谱法，这意味着我们有一个人的鼻子作为人类探测器与化学机器相结合。
莎莉:你说“人的鼻子”。这是连着一个人的，所以你让一个人连着机器?
霍尔格-是的。它并没有脱离人类。那个人还在鼻子后面。
莎莉:我很喜欢这个想法，检测这些化合物的最好方法仍然是闻它们。我敢肯定，在学校学化学的时候，老师告诉我不要在实验室里随意嗅东西。
霍尔格-是的。这在食品化学中是不同的。当然，我们每次都用我们的鼻子来发现自然界中有趣的东西。
莎莉:所以你不是去找野草莓味的。你就像，‘让我们把这些真菌放在黑加仑的废物副产品上，看看会发生什么。’碰巧其中有一种是野草莓。
霍尔格-没错。事情就是这样发生的。我们并没有刻意去寻找野草莓的味道。这就是结果。
莎莉:是不止一种真菌发出这种气味，还是只有一种碰巧闻起来像草莓的真菌?
霍尔格:我们有几种真菌可以产生有趣而令人愉快的味道，但这种，这种Wolfiporia cocos是唯一一种可以产生这种野生草莓味的。
莎莉:那真菌长什么样子?它在野外做什么?
在野外，它生活在树上，看起来有点像椰子。
莎莉:这种椰子真菌长在木头上的时候闻起来像野外的草莓吗?
霍尔格-一点也不。只有把它种在黑醋栗渣上才闻起来像草莓。
莎莉:和传统的化学方法相比，用真菌制作香料有什么好处?
霍尔格-好处之一是，这些类型的香料可以被标记为天然香料化合物，因为它们当然是自然产生的。所以把它们标记为天然的是有意义的。第二个方面;这些生物香料的生产比传统的化学合成更具可持续性。
闻婴儿的头会改变他们的攻击性
Noam Sobel和Eva Mishor，魏茨曼科学研究所
当我们想到一个新生婴儿时，他们的气味通常会浮现在脑海中:这是一个显著的特征。也许这种气味有特殊的用途。以色列魏茨曼科学研究所的诺姆·索贝尔和伊娃·米索尔有理由相信，气味是不能用鼻子嗅的，就像哈利·刘易斯一直听到的那样……
诺姆:你知道，德国动物学中有一个术语;客观世界。Umwelt是指动物生活的原始感知世界。当然，人类的感官是视觉的，然后是听觉的。但对许多其他哺乳动物来说就不是这样了。如果你问你的狗或猫，它们肯定会在放弃嗅觉之前放弃视力和听觉。所以动物在这方面有所不同，但对人类来说，尽管这不是我们感知世界的主要感官方面，但它仍然非常非常重要。我们的鼻子引导着我们生活中非常非常重要的决定。
哈利:它会影响我们的社交方式吗?
诺姆:当然。来自德国的同事联系了我们，他们研究化学信号，不是在人类身上，而是在老鼠身上。这就是使用化学物质的交流，使用体味。我们对此进行了广泛的研究。他们发现了一种特殊的分子十六进醛(hexadecanal)，为了方便起见，我们就叫它“hex”吧。因此，他们认为hex是一种主要从老鼠的粪便中释放出来的分子，对老鼠的行为有社会影响。或者简单地说，它让老鼠发冷。现在，研究人员继续确定对hex有反应的非常特殊的嗅觉受体，而且，他们观察到这种特殊的受体在进化上是高度保守的。你可以在很多哺乳动物身上看到它或者它的同系物，包括人类。所以他们给我们寄来了一瓶东西，上面写着‘我们认为它会对人类起作用，因为它对老鼠有这样和那样的作用。 And we think this is highly conserved across mammals.'
哈利——谢天谢地，他们做到了。一个人是如何使用这个十六进制来测试攻击性的变化的呢?
伊娃:所以侵略是一种社会行为。我们把参与者带到实验室。我们必须让他们感到沮丧。
诺姆:我认为我们让人们愤怒的程度超过了让他们沮丧的程度。
哈利——我想你现在很擅长这个了，但你们俩是怎么让人生气的?
Eva:我们让他们与其他人合作，这实际上是一个计算机算法，不是一个很好的计算机算法。所以我们告诉他们。现在这是一个完全不同的任务。这个任务是一个时间反应任务，只要按得越快越好。但如果你按得比其他参与者快，你就会发出噪音。”然后我们提供了一个出口。
哈利——我有一段声音的片段。让我在家里放给你们听。
(音效)
哈利——这声音很刺耳，不是吗?你发现了什么?
伊娃-所以当男人接触到魔咒时，影响很小，但令人难以置信的一致。他们使用了音量较低的“噪音爆炸”，比如不太严重的噪音爆炸。但对于女性来说，当我们暴露在hex中时，她们会使用更严重的噪音爆炸。
哈利:为什么魔法会有这样的效果?我们有什么想法吗?
诺姆:在动物王国中，尤其是在哺乳动物王国中，很遗憾的是，在人类王国中，父亲的攻击和男性的攻击通常是针对后代的。相比之下，母性的攻击性通常是保护性的。所以如果你是后代，你有既得利益让你的母亲更有攻击性，然后让你的父亲不那么有攻击性。
一个有趣的假设，“你的宝宝越臭，妈妈越好斗，爸爸越冷静。”
Noam:最后我要补充的是，我们看了一篇几年前由日本的一个小组发表的论文。这很酷，因为它是假设驱动的。我们对他们说，‘看，我们希望在这里找到海克斯。你瞧，他们在婴儿的头部中发现了含量最多的半挥发性物质。所以这是一个完整的循环，因为我们不仅假设它应该存在，而且实际上它的含量很高?
纳米加工丝绸让你感觉凉爽
范善辉，斯坦福大学
还记得《回到未来》里马蒂·麦克弗莱全身湿透，但他的自干夹克起了作用，拯救了世界的那一幕吗?虽然我们还没有完全做到，但科学家们已经成功地利用纳米技术生产出一种丝绸，用他们的话说，这种丝绸可以给你带来可穿戴的空调!暴露在阳光直射下，它实际上会让你的身体比周围环境更凉爽，因为它利用粘在丝线上的纳米粒子来阻挡紫外线，而紫外线通常会使材料和穿着者变热。通过将你和衬衫的热量散发到太空中，这意味着你比周围的空气更凉爽，而不仅仅是因为你看起来很漂亮!斯坦福大学的Shanhui Fan告诉Iacopo Russo它是如何工作的。
山辉:嗯，我们已经证明了，纳米丝绸在阳光直射下可以达到比环境温度低3.5摄氏度的温度，因此，一个人在室外穿着这种纳米丝绸，实际上是戴上了自己的空调。
那你是怎么处理丝绸的?
山辉——天然丝绸吸收紫外线吸收紫外线使纺织品发热。我们将氧化铝纳米颗粒引入丝绸中。纳米粒子看起来就像一个小球，只不过它们非常非常小。我们放入的纳米粒子被设计成能强烈反射紫外线。
纳米粒子是如何粘在丝绸上的?
Shanhui -我们加入了一种化学粘合剂，以确保颗粒与蚕丝中的蛋白质紧密相连。
亚科波——所以它们不会在洗衣机里洗一圈就被洗掉?
Shanhui -事实上，我们在洗衣机里做了很多次循环，然后确认在很多次洗涤后颗粒仍然存在。
亚柯:好吧。这很好。现在我们有了工程丝绸。你是如何测量它的冷却性能的?
山辉-我们做两次测量。在第一次测量中，我们只是拿了一块丝绸，把它放在阳光下，测量它的温度。在这种情况下，我们看到的温度比周围空气温度低3.5摄氏度。我们要做的下一件事，就是试着模拟人穿着丝绸的样子，我们把丝绸放在人造皮肤上，上面有热源来模拟人体的热特性，然后把它放在外面的太阳下。我们看到的是经过纳米处理的丝绸的温度大约是8度。比天然丝绸的温度低摄氏度。
雅各布:对。澄清一下，如果你把一块丝绸或棉花放在阳光下，它通常会比周围的空气更热，对吧?
山慧:是的。在我们的纳米加工丝绸中，它的温度比环境温度低。
Iacopo -太棒了。目前有没有其他可穿戴材料可以做到这一点?
山慧-不。所以这是我们创造的一种非常不寻常的纺织品。
Iacopo -这个过程可以被扩展到t恤吗?
山慧——我想是的。事实上，我们有一张用丝绸制成的衬衫的照片。你当然可以做出那样的规模。
Iacopo -我想这意味着如果我明年夏天穿这件t恤，我就不用那么频繁地使用空调了。这样就能节省能量。
山慧:没错。但在室外的情况下，空调可能不容易使用，你会感觉更凉爽。
对于气候来说，少飞一点可能就足够了
米兰Klöwer，牛津大学
当世界各国领导人聚集在格拉斯哥参加刚刚结束的COP26峰会时，让一些代表陷入困境的是他们中有多少人到达那里:大多数是乘飞机来的。当然，飞行会释放大量的温室气体，这就是为什么我们一再被提醒，即使是廉价的飞行，实际上也会让地球付出气候代价，我们应该尽量减少它们。但是，牛津大学的Milan Klöwer发现，每年只需少量减少航班，我们实际上就可以抵消航空的变暖效应，正如Verner Viisainen所发现的那样……
飞机教官-女士们先生们，请大家注意，我们正在讲解以下安全须知?起飞前要确保所有的座位都是直立的，托盘都放好了。
米兰——对很多人来说，乘飞机是造成全球变暖的最大原因。COVID确实迫使我们重新思考飞行的重要性。突然间所有人都要隔离10天，对吧?人们真的在考虑这样做是否值得。在我们的研究中，我们发现每年减少2.5%的航班将限制航空业对全球变暖的贡献，并产生立竿见影的效果。理解这其中的原因有点棘手，因为通常我们考虑的是碳排放，而碳排放意味着我们排放的越多，气候变暖的程度就越高。然而，由于非co2航空造成的两种影响飞机引擎在飞行的高度，也会排放氮氧化物。然后氮氧化物开始引发化学反应。他们做的一件事是减少甲烷的数量，甲烷实际上有一个微小的冷却效果。它们还会干扰臭氧，从而产生变暖效应。其中最主要的就是我们看到的这些凝结轨迹的形成，它们基本上可以形成卷云。然后这些卷云起到净变暖的作用。如果你把所有这些不包括二氧化碳排放的效应加在一起，我们通常称之为非二氧化碳2效应，增加了由二氧化碳引起的变暖2它是原来的2倍。这些影响会随着时间的推移而减弱。也就是说，如果你比前一年飞得少，这种影响就会慢慢减少，平衡不断增加的二氧化碳2排放。按照我们计算的这个速率，每年-2.5%，我们实际上发现存在二氧化碳的平衡2非原产地证书2这样的影响不会导致进一步的变暖。
弗纳:这是否意味着我们将不得不完全停止飞行?
米兰:不，这正是我们想要强调的一点。我们现在唯一需要做的就是改变方向。如果我们改变方向。所以我们慢慢减少，然后由航空引起的额外变暖就停止了。我认为这是一个非常重要的信息。
弗纳:你能描述一下你的方法吗?
米兰——基本上，我们将某一年的燃料消耗量与由这些排放引起的温度升高联系起来。因为我们把这些点连在一起，我们也假设未来，这种航空燃料的消耗是给定的。我们可以看到如果它增加或减少会发生什么，
弗纳:从理论上讲，我们能否通过技术进步实现同样的减排目标?
米兰——目前，这是不可能的，因为我们没有可替代的低碳燃料。这些可持续航空燃料的生产，即使它们是可持续的，目前也没有达到所需的规模。因此，在大流行之前，每年每天燃烧10亿升航空燃料。当然，人们也在谈论电动飞机，但目前电池太重了，在未来的几十年里，如果类似的东西能够实现，也只能是非常短途的飞行。
Verner:你提到一年的飞行减少了2.5%。对于一个富裕国家的普通人来说，这是什么样子?
米兰——目前情况不会有太大变化，因为在新冠疫情期间，全球空中交通水平下降了大约两倍。我经常听到这样的信息:“未来，我将尝试飞行次数减少到以前的一半。”实际需要的是减少2.5%，这显然要少得多。从技术上讲，我们需要的是普遍意识到我们必须区分必要和不必要的飞行。所以每个人都要问自己这个问题。“我坐飞机真的很重要吗?”或者我可以换机吗?我能把几次旅行合并成一次旅行吗?”唯一真正需要改变的是整个航空业应该不断发展壮大的想法。
什么是“木头”?
Iacopo Russo是The Naked Scientists的实习金宝搏app最新下载生之一，他带我们穿过附近的森林来到Naked Scientists的办公室，同时解释了“木材”的各种定义。
Iacopo——当我深入到一个项目中，只见树木不见森林时，我喜欢出去散步，让我的头脑清醒一下。裸体科学家的办公室位于剑桥郊外的Maddingly。我们很幸运，马路对面有一片林地。这是秋高气爽的一天。地上到处都是树叶，我被树包围着，我们都知道树是木头做的。当然我们对它很熟悉，但木材到底是什么呢?它主要由三部分组成:纤维素、木质素和半纤维素。纤维素是一种由糖分子组成的化学物质，它能使纤维具有很强的张力。这些纤维就像链条，这意味着如果你拉它们，它们就会抵抗。但如果你试图挤压它们，它们就会崩溃。 This would be very bad news for the tree. So to prevent it, trees strengthen their wood with lignin, a stiff polymer with a messy structure that stops the cellulose chains from collapsing under their own weight. Lignin is also what gives wood it's brown colour. Finally, to stick the two together, there is hemicellulose, which gives wood flexibility.
在我的右边，有一棵山毛榉树，长着可爱的红黄叶子。左边是一棵云杉，整个冬天它都能保持针叶。像山毛榉这样的落叶树会产生我们所说的硬木。而像云杉这样的针叶树会产生软木。这两种树木已经分别进化了数亿年，所以它们的树木结构非常不同，硬木要复杂得多。然而，让人困惑的是，不是所有的硬木都是硬的，也不是所有的软木都是软的。巴尔沙木是一种非常柔软的木材，用于制作飞机模型，严格来说是一种硬木。然而，你经常在墓地里看到的紫杉树，是一种非常坚硬的木材，但被归类为软木。
在我的前面，我看到一棵被砍倒的树，树上特有的年轮赋予木制家具以明暗线条的美丽纹理。这一切都与木质素的数量有关，你可能还记得木质素是木材中的棕色部分，存在于木材细胞的外部。在春天和夏天，树木生长得很快，细胞也很大，可以让营养物质从根部输送到树冠。这意味着木质素的空间更小。秋天和冬天树木长得比较慢。对它们来说，强壮和经得起恶劣天气更重要，所以会产生大量的木质素，这就解释了颜色较深的原因。
我总是对木头感到困惑，它看起来很结实，但实际上至少有一半的树是由空气构成的。由于光合作用，树木将大气中的二氧化碳转化为糖分，从而成为木材。要知道，为了生长1公斤的木材，一棵树必须吸收1.6公斤的二氧化碳。这就是为什么每个人都把树木作为对抗气候变化的主要解决方案之一。但除了碳封存，树木还有其他用途。当然，人们很容易想到用木材建造的房子和木制家具。但事实上，在美国，一半的采伐木材用于木浆和造纸。即使在欧洲这样的地方，也有四分之一被用作燃料燃烧。我现在得回办公室了，但它确实让我思考，我们是否可以更好地利用这种神奇的材料?
建筑物正在得到木制装饰
为了建造像你在伦敦看到的摩天大楼这样的高楼，到目前为止，我们使用最多的材料是混凝土和钢铁。但是现在越来越多的建筑师开始使用这种叫做交叉层压木材(CLT)的特殊木材来建造越来越高的建筑。Iacopo Russo去拜访了来自Waugh Thistleton建筑事务所的Dave Lomax，看看将在整个伦敦建造的最高的木结构办公楼。
Iacopo -我们在Rivington街，我刚刚第一次看到了黑白相间的建筑。
Dave Lomax:建筑的基本原则是，我们在街道中间提供六层的新办公空间，这是一个非常紧凑的小场地，一边是铁路，还有小路和诸如此类的东西。这里的原则是我们选择了一种对环境更有利的方式来建造这座建筑。所以，我们没有采用普通的方法，比如用混凝土搭建框架，然后往地下浇上很多很多灰色的东西，我们选择用木片来建造它。
Iacopo -我可以看到形成地板的木板层。那是什么木头?
戴夫·洛马克斯-这种特殊的材料被称为LVL，即层压单板木材。这是一系列成百上千的贴面，贴面的具体意思是从树上剥下来的，而不是从树上砍下来的。这种产品非常坚固，其中所用的物种是山毛榉，这些是硬木元素，这意味着它们要坚固得多。使用像L.V.L.这种由山毛榉制成的非常坚固的材料，我们可以有更小的柱子，更小的横梁。
我们刚进入建筑工地。当我进入大楼时，我注意到的第一件事就是气味。非常好，木质的味道，还有建筑的味道。
戴夫·洛马克斯——当然。我对别人的描述是我爸爸的木工店。这是典型的由梁和柱构成的建筑。所以这很像钢结构，和通常的混凝土结构略有不同。混凝土结构通常会有柱子，只需要一个平板。现在建筑的中心负责水平运动，所有的建筑都在风的作用下水平移动，如果没有什么东西阻止它们的话。在这里，我们使用的是CLT。CLT很厚，你可以在边缘看到它们。每天将大块云杉切割成木板，然后分成五层，每层与下一层呈90度角。这使得它的工作原理有点像你在混凝土建筑中看到的平板。 It spans in two directions.
Iacopo -我想火是人们对木材最大的担忧之一。这栋楼防火安全吗?
戴夫·洛马克斯:当发生火灾时，所有的建筑材料都会受损，当我们把一块钢暴露在300度的温度下时，它也很可能很快开始失效。但是我们采取了一些措施来保护它不被燃烧，这对那些救火的人或当时在大楼里的人来说是危险的。所以我们使用木材的方法是一样的。我们确切地知道木材的性能，降解需要多长时间。我们知道，这栋建筑的某些地方可能会在一定时间内起火，这段时间应该足够让所有人撤离大楼，如果他们决定这样做，也应该足够让消防队扑灭大火。
亚科波-这栋楼能撑多久?
戴夫·洛马克斯:这是一个非常明智的问题。我先给你政客的答案。它有60年的保修期。木质建筑绝对没有理由不能永远存在下去，我们只是需要照顾好它们。所以木材的原则是，如果它被弄湿了，然后又干了，那就太好了。只有当我们开始在某些地方截留水时，我们才会开始遇到问题，因为这样我们就会陷入霉菌和真菌生长和腐烂的循环。所有这些木材在制造过程中都经过了非常非常仔细的处理。它以14%的含水量到达现场，这是监测到的。然后我们再测试一次，然后在屋顶上安装防水膜之类的东西，这样我们就知道我们没有把水困在里面。但除此之外，腰带和背带。你甚至可以看到，当我们下楼的时候，屋顶上有一些小洞。
Iacopo -我们靠近这里的一个方柱，我们要触摸它，看看它发出什么样的声音。
敲-[敲柱子]
Iacopo -我希望它的声音更加空洞。相反，它非常坚固。
Dave Lomax -这种材料，特别是在CLT面板上，你可以看到它们有五层，有时是七层，有时是三层。如果你看到这个材料的表面，我的意思是，我们数不清。你现在能数出来的那一栏大概有一百层。所以我们得到的是很多很多很多层，都通过柱的表面紧密地挤在一起。
是什么把木头和木板粘在一起的?
戴夫·洛马克斯:这不是一种技术上特别复杂的胶水，但不同的是，所有这些部分都是在一个非常大的机械压力机中压在一起的。这要么是液压机，要么是真空压力机。这发生在工厂里。所以这不仅仅是胶水的性能，它需要能够吸收木质素，进入木材的细胞结构。它也需要那种高压来给你真正强大的附着力。基本原理是粘性物质和压力。
Iacopo -你认为木材是21世纪的材料吗?
戴夫·洛马克斯——我认为绝对是。不是木头本身，木头没有什么不同，它一直都是一样的。但现在，这些令人难以置信的聪明工艺正在工厂里与材料的尺寸和规模进行合作，以达到令人难以置信的严格公差，这是40年前我们甚至无法做到的。这就是为什么木材是未来的材料，因为我们能够以创新、安全、干净、整洁的方式使用它。
用木头建造房屋是可持续的吗?
威尔·霍金斯，巴斯大学
树木会吸收二氧化碳，那么砍掉所有这些树来建造建筑是否可持续?难道我们不该把他们活埋在森林里吗?Iacopo Russo向巴斯大学(University of Bath)的结构工程师威尔·霍金斯(Will Hawkins)提出了其中的一些担忧，霍金斯专门研究高效和可持续建筑。
威尔:当我们谈论用木材代替大多数混凝土和钢结构时，大多数人都会同意使用木材比其他替代品更好。
Iacopo—但是我们经常听说种树可以帮助对抗气候变化，因为树木从大气中吸收碳，所以它们有助于抵消我们在其他地方排放的碳。在木结构建筑中储存碳是否也有助于对抗气候变化?
我认为考虑这个问题的方式是木材产品的总收益可以被认为是二氧化碳的总量吗2储存在森林和产品中。通过建造建筑和锁住一氧化碳2，你增加了木材产品的储存，但你必须确保这样做，你不仅仅是在森林中创造了等量的产量。关键是要在保持森林碳储量高的同时创造新的木材产品和新的碳储量。
Iacopo -为了环境，把木材储存在建筑物里更好吗?
威尔:最好是用木材来做经久耐用的产品。与燃料或包装相比，建筑在这方面确实有很好的优势。我们还需要考虑木材取代了什么。所以对于建筑来说，我们将取代钢铁和混凝土，我们已经听说它们的排放量很高，但我们也可以用这些木材来代替化石燃料，或者我们可以用它来代替塑料包装。所以这并不明显。每当我们用木材来取代其他东西时，木材总是有好处的，似乎建筑将是我们利用木材的最佳方式之一。
Iacopo——但与此同时，种植树木以获取木材来储存建筑物中的碳需要土地，而我们已经需要土地来做许多其他事情，比如种植食物。将来我们如何管理土地会有问题吗?
威尔:我们对土地的使用是生物多样性丧失的主要原因之一，如果我们把土地用于其他用途，那么就必须放弃一些东西。通常这就是自然世界。我们总是不得不做出选择，做出妥协，不幸的是，当涉及到木材时，有证据表明，森林的生产力越高或木材采伐越多，其生物多样性往往越低。但是木材种植园通常生长在不太肥沃的土壤上，所以是高地地区。因此，在农业生产力不高的地方建立新的木材种植园是有空间的。
Iacopo -我想我们需要担心的一件事是木材建筑被拆除后会发生什么，木材会发生什么?
在英国，大部分木材废料实际上是作为生物质燃烧的。它用来发电来抵消电网的发电量，但同时你也在重新释放二氧化碳2直走。其余的被循环制成刨花板或中密度纤维板，甚至是动物垫料或堆肥。所以，再一次，我们从木结构，它可以储存很长时间的生物碳，到通常寿命很短的产品，生物碳通常释放得很快。
Iacopo -似乎有很多不同的方面需要考虑，你建议我们应该做什么?
威尔:我认为我们的首要任务是减少消费。我们需要思考我们是否需要新的建筑，我们需要把尽可能多地重复使用现有的建筑作为优先事项。然后，如果我们决定我们确实需要一个新的建筑，重点需要放在材料效率上。我们有很多方法可以用更少的材料建造建筑。我们可以把跨度变短，或者我们可以设计巧妙的形状，这样它们本身就很坚固，我们不需要使用很多材料。最后，要做的最后一件事是用木材代替混凝土，但我们真的需要确保我们只使用尽可能少的木材，因为那些森林已经承受着压力，无论在哪里使用木材，它都是有益的。
用木头制造五颜六色的闪光
Silvia Vignolini，剑桥大学
科学家们对木材的一种成分特别感兴趣;纤维素。在纳米尺度上，这种材料具有令人难以置信的特性，包括以某种方式弯曲光线，从而产生令人惊叹的颜色。这些微小的碎片被称为纳米晶体，亚科波·鲁索去拜访了剑桥大学化学系的西尔维娅·维尼尼，亲眼看看他们是如何使用纳米纤维素制造闪光剂和化妆品颜料的……
西尔维娅:我们对纤维素很感兴趣，因为它和木质素是两种结构成分之一，而木质素是一种具有无定形结构的聚合物，而纤维素具有结晶结构。它的结晶度也保留了木材原有的纤维状结构。这种晶体结构，对光学响应很重要因为它产生了所谓的双折射，但它与光的相互作用方式或者双折射意味着光在结构内部可以以不同的速度传播而以不同的速度传播就是我们观察到的结构着色的原因。
Iacopo -我们正在看一个通风柜，里面有一些液体，一个磁铁在旋转以混合它。我在看什么?
西尔维娅:你现在看到的是我们在纤维素纳米晶体的教学过程中必须要做的一个过程。因为纤维素是无法合成的，只能从自然资源中提取。我们并没有完全溶解纤维素的结构，但是你只去除非晶部分，直到我们得到纳米晶体部分。
亚科波:那么一旦我们得到了禁赛，它会怎么样呢?
西尔维娅-它可以直接用作打印机的油墨。我们可以用它来制造更大的纤维素纳米晶体层压板，我们可以用它来制造其他类型的颜料。这是我们很多实验的起始材料。
有样品让我看看吗?
西尔维娅:是的。我们去光学实验室吧。
我们刚刚打断了一个实验。房间里一片漆黑，我正走进光学实验室。纳米晶体一旦沉积到衬底上会发生什么?
西尔维娅:悬浮液中有纳米晶体，根据悬浮液的浓度，相互作用会发生变化。如果是很稀的悬浮液它们就不会相互作用。一旦你增加浓度，一旦你迫使它们相互作用，减少水的体积，然后你就会形成一个螺旋状的扭曲，这些不同的方向就是产生颜色的原因。
亚柯:好吧。让我们看一些样品。
西尔维娅:我想给你看一个漂亮的，即使观众看不见，但你可以看到。这是一种非常金属的颜色，你认为纤维素也是一样的。
依我们看的角度不同，我可以看到彩虹的所有颜色。
西尔维娅-这本质上就是所谓的彩虹。你所观察的角度的颜色变化函数。这是结构色彩的一种特征。然后我们把它做成一个非常大的卷，然后把它沉积下来，然后简单地研磨。
Iacopo -看起来像亮片。
西尔维娅:看起来像亮片。根据尺寸的不同，它们越大，就越闪闪发光。
亚柯:好吧。这就是液体里的亮绿色和蓝色。但我也能看到一些玻璃碎片，上面有一种闪闪发光的物质。有些是红色的。
西尔维娅:本质上，它和你在小瓶里看到的是一样的，但它们是在基板上喷涂的。
Iacopo -它看起来像一个充满了不同颜色的星星的天空。
西尔维娅:然后这里，这个是多色的，但是其他的也是单色的。你看它们都是绿色的。
Iacopo——这一切都与纤维素如何在纳米尺度上以不同的结构排列有关，这是一个非常小的尺度。
西尔维娅:没错。架构总是一样的。这种螺旋结构与纤维素的双折射相结合，与光相互作用并获得颜色。然后你可以通过改变悬挂的一些特性来改变颜色。例如，加入盐，你可以调整颜色，当你研磨它时，你可以调整颗粒的大小，然后你有不同类型的效果，看起来更均匀，或者看起来更像闪闪发光。
Iacopo -那么用纤维素代替目前使用的颜料材料的最大优势是什么?
西尔维娅:主要的优点是，你可以从地球上最丰富的聚合物开始。事实上，它是一种可食用的生物相容性，当你把它分散在环境中时，它对不同的物种具有很低的毒性或无毒性。便利性只是试图拥有更可持续的组件。
超级木!窗户和木头做的刀
李腾，马里兰大学
听起来好像我们可以用木头盖房子，用木头把墙壁刷成亮闪闪的颜色，现在我们所需要的只是木窗和木制餐具。这听起来有点牵强，但这些已经被发明出来了。Sally Le Page采访了来自马里兰大学的机械工程师Teng Li。
莎莉:那你怎么让木头透明呢?
唐:那边有两个台阶。第一步是更多的化学处理。你把木头漂白，然后它穿透的木头是合成聚合物，最终的木头实际上是透明的。
莎莉:太棒了!你为什么要把木头做成透明的?玻璃有什么问题吗?
唐-我们已经在窗户和其他应用中使用玻璃很多年了，但是玻璃有几个缺点。例如，我们知道玻璃很脆。它很容易碎成锋利的碎片。相比之下，透明木材比玻璃坚硬得多。此外，建筑中的玻璃生产具有沉重的碳足迹，相比之下，透明木材由可持续和可再生资源制成，碳排放低，并且具有更好的热效率。
莎莉:所以即使经过了所有的漂白和你需要添加的树脂，它仍然比玻璃更环保。
唐:我希望它在未来作为玻璃的潜在替代品有很好的潜力。
莎莉-你说这是未来的潜力。我们已经得到的部分有多大?有人用透明木头做窗户了吗?
唐:还没有。到目前为止，我相信这是在实验室规模完成的，但我提到的过程可以扩展到工业规模，当它进入商业化阶段。
莎莉:难以置信。我等不及要看了。我听说在你的实验室里，唐，你用木头做了一把牛排刀。你到底是怎么想到的?
唐:是的。我们一直致力于探索木材的新用途。我们有这个过程使木材比天然木材热23倍。然后我们绞尽脑汁想找到它的潜在应用，我们意识到实际上我们在日常生活中使用了很多更硬的材料。比如餐刀，我们通常用不锈钢的，聚会时用塑料的。我们想做一把超级硬的木刀。事实证明，它实际上非常锋利，实际上比我们使用的典型餐桌刀还要锋利。
莎莉:等等，木刀比钢刀更锋利?
唐:是的。我们测量了超硬木刀的切削力，并与不锈钢或天然木材或塑料制成的典型餐刀的切削力进行了比较，结果表明，超硬木刀的梳理力较小。
莎莉，我绝不会相信的。你要对木头做什么才能让它这么硬?
唐——它的发展分为两步。第一步是化学处理，正如你在今天节目早些时候提到的。我们部分去除木材中的一种成分，也就是木质素。在第二步，你可以把木材致密成一块材料，这比天然木材要热得多。
莎莉:当你有了你的木刀，你还能把它放在洗碗机里吗?
唐:哦，是的。如果你看看我们的厨房，我们一直在使用木器，砧板，勺子，筷子，它们可以多次使用。你可以在洗碗机里洗。它可以在很长一段时间内使用，而且超级硬木的耐久性实际上比天然木材要好，所以我们希望它可以使用更长的时间。
莎莉:太棒了。我是那种买了便宜刀就马上变钝的人。所以听起来你的木头可能更好。然后你还在研究超级坚固的木头。你能多告诉我一点吗?
唐:是的。因此，使用同样的工艺，你可以使天然木材比原始材料坚固10倍以上。此外，由此产生的超强木材重量更轻。例如，这种超强木材的强度与某些钢材相当，甚至更高，但密度是钢材的六分之一，这意味着你得到的材料，与钢材相当，但重量更轻。因此，作为钢铁的替代品，它具有很大的潜力。
QotW:有空间交通管制员吗?
听众马特写信给裸体科学家，想解决他的宇宙难题，所以我们找到金宝搏app最新下载了萨里大学的克里斯·布里奇斯博士，并让凯蒂·金采访了他。
马特-早期的商业航班是定时的，有空中交通管制，但飞行员在早期被允许有相当大的自由，这导致了一些空中碰撞。我想知道，目前有三个太空任务集中在火星上，参与其中的国家如何避免轨道碰撞?做今年的数据?他们有应答器或太空交通控制系统吗?谢谢你！
凯蒂-我采访了萨里大学萨里航天中心的学者克里斯·布里奇斯，以了解你的问题。让我们看看你是否正确。他们共享数据吗?他们有应答器吗，甚至可能有太空交通控制系统吗?让我们了解更多。
克里斯·布里奇斯:幸运的是，火星上的任务并不多。目前绕地球运行的任务只有8个左右。如果我们将其与地球周围的34000个物体进行比较，火星轨道实际上是空的。每个任务确实共享位置和速度的数据，我们称之为给定卫星的状态向量。这些数据在所有主要机构之间共享，比如NASA、ISA和我们自己的英国航天局。
凯蒂-马特，你说得太对了。祝贺你。各国确实共享数据。但是这些数据是如何获得的呢?
克里斯·布里奇斯:对于几乎所有的任务，我们都使用所谓的“深空网络”，它使用应答器进行高度精确的无线电测量，以确定我们所说的范围和速度。
凯蒂-又对了，马特。他们也使用应答器，就像飞机将位置发送给空中交通管制一样。在回答你的最后一个问题之前，我想知道我们如何确定宇宙飞船在如此遥远的地方的位置和速度?
克里斯·布里吉斯:我们实际测量的是信号滞后和“多普勒频移”，它给了我们频率的变化。我们用这些来确定火星上航天器周围的距离和速度。
凯蒂:就像街上的警报器从你身边呼啸而过，由于“多普勒效应”，它们的声音开始不同，我们可以利用无线电信号的频率来确定这些航天器的速度。马特，最后一个问题，你能完成帽子戏法吗?有专门的太空交通管制吗?
克里斯·布里奇斯:我们没有大的太空网络。我们依赖于特殊信息的组合，关键是运营商实际上共享GPS数据等信息。所以我们必须共同努力，这样我们的航天器就不会在轨道上发生任何碰撞。特别是在近地轨道上，如果需要的话，我们可以使用推进器来机动。我们经常为这个和我们的任务做预算。
凯蒂-马特，恐怕你还没有完全明白我的帽子戏法，因为那还不是专门的太空交通控制小组。但随着对太空的利用如此迅速地增长，也许不久之后就会出现这样一个空间。感谢Chris Bridges的回答，下周我们将回答Sarah的问题。
莎拉:为什么蚂蚁咬这么疼?
相关内容
- 以前的为什么蚂蚁咬这么疼?
- 下一个詹姆斯·韦伯和宇航员杰西卡·梅尔
评论
添加注释