iCANX-Talks —全球前沿科技公开课 知到智慧树答案2024 z43201

第一章 单元测试

1、 以下说法正确吗。
Q1：摩擦表面的纳米结构对TENG表面电荷密度有什么影响？
A1：我们最早是使用两种不同材质的平坦的表面，但是当它们真正接触时，看起来平坦的面在原子层面上并非如此。而只有当它们的距离小于一定数值时才会发生电荷的转移，因此只有很少一部分的接触面上进行了电荷的转移，这表明宏观平坦的摩擦表面效果并不好。而如果使用具有金字塔结构的摩擦面，则可以让输出功率增加20倍。所以说将其中一个摩擦表面进行微纳结构加工，不仅能增加接触面积，也能增加两个面之间的电荷转移量。但是如果两个面都是粗糙的，则会降低发电机的性能，这说明表面过于粗糙是对发电机不利的因素。所以在进行表面纳米结构加工时要控制粗糙的程度，从而得到最佳的性能。 （ ）

A:对
B:错
答案:
对

2、 以下说法正确吗。
Q2：TENG作为物联网节点的商业化能源这一愿景所面对关键的问题有哪些？
A2：像任何技术一样，我们也需要TENG具有更好的效率、更小的尺寸、更高的输出功率或能量密度，以及更高的稳定性，所以我们需要继续提升它的效率、封装技术、稳定性和输出功率。TENG这项技术最早是在2012年被提出，不到八年时间里，世界上很多人对它非常感兴趣。来太阳能电池来说，它虽然经历了数十年的发展，但现在人们依旧对这项技术有着开放性的问题。我认为TENG对IoT节点供能方面，在很短的时间内就会有很好的应用出现。所以大家要开放思维，坚持不懈，保持兴趣，我们的发现会超出想象。 （ ）

A:对
B:错
答案:
对

3、 以下说法正确吗。
Q3：湿度对TENG在实际应用中有什么影响？
A3：人们总是会担心水分对TENG输出的影响。在最新的研究中显示，作为摩擦层的薄膜在含水量为95%时，TENG仍能工作。当然，如果把它直接浸入水里是无法工作的，所以需要材料进行封装，完全的封装可以保证水无法渗入其中。虽然对于封装材料来说，只要不渗水都是可以的，但是我们仍需寻找新材料使得封装更加持久和稳定。 （ ）

A:对
B:错
答案:
对

4、 以下说法正确吗。
Q4：纤维/织物基TENG的品质因数如何进行标定？
A4：类似于太阳能电池的品质因数的标定。只有当材料的几何形貌是平面时，我们才能够进行比较准确地计算。比如说，塑料的摩擦性能是多少？若把它制作成笔，它拥有了形状，就会很难测量，因为笔的直径可以制备成不同。但是把塑料制作成薄膜，就可以测量出数值了。因此人们如果想测量织物的品质因数，应该使用这种织物的构成材料的光滑薄膜进行标定，这里品质因数是对材料的标定。 （ ）

A:对
B:错
答案:
对

5、 以下说法正确吗。
Q5：影响TENG产生表面电荷的因素有哪些？
A5：当你测量TENG的效率时，需要着重关注几个参数。比如σ2与材料相关，是电荷密度的平方。像在上一个问题中的，如果你有织物、薄膜或者笔，在这种情况下，我们就有两个品质因数，一个是材料，一个是结构品质因数。结构品质因数也会代入到公式中。将材料品质因数和结构品质因数分开，可以更好的定义性能。 （ ）

A:对
B:错
答案:
对

第二章 单元测试

1、 以下说法正确吗。
Q1: 为了在VHB和水凝胶之间实现良好的粘合，是否需要任何特殊的步骤？是否已研究过其他用于电介质的材料？
A1：当我们制备第一版的iTune时，我们只是将水凝胶放在VHB上面，粘合得很不好。有时候我们在两端施加循环电压，当电压施加到一定程度时，水凝胶会从弹性体表面脱落，两者间的粘附效果非常差。当时我们没有丰富的粘合经验。在那个时候，水凝胶与弹性体或者其他材料的粘附已经困扰大家几十年，例如有人想将水凝胶粘附在人体组织或医疗器械上。这些技术已经存在了很久，几十年来大家都只是在尝试。2016年，MIT的赵选贺教授取得突破性进展（详情见icanX talk Vol. 2），他文章中讲到水凝胶可以粘附所有物体。这引起我们的注意，但是我们发现他并没有解决水凝胶与弹性体和组织的粘附问题。对你的问题，我的回答十分肯定。我们现在肯定地宣告水凝胶可以粘附一切材料。获得诺贝尔奖的晶体管就是将半导体、金属、塑料组装制得的。现在，我认为将软材料与人体、生物体、植物集成得到的新型器件将是未来几十年的发展方向，而我们的研究正处于领先地位。对你的所有问题，我会给出一个大大的是！（ ）

A:对
B:错
答案:
对

2、 以下说法正确吗。
Q2: 离子二极管和晶体管可用于刺激神经系统吗？有没有相关尝试？
A2：我认为是可以的，它们可以模拟神经系统，但是这与离子弹性体具有不同的物理特性。据我所知，只有离子弹性体是一种可以移动的材料，但是神经系统中的多种物质都可以移动。相关尝试目前我还没有听说过。但是我鼓励你大胆尝试。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

3、 以下说法正确吗。
Q3:这种透明材料是否已经商业化？在商业化应用中有哪些困难？
A3：首先，透明材料是并不是一种材料，是几类材料的总称。例如，从一些大公司（例如3M）已经可以买到透明弹性体。对于水凝胶，目前还没有听说公司或者团体实现商业化。但是，参考我们发表的文章，任何从事高分子科研的组织将很容易制得透明水凝胶。你可以与他们合作。但是弹性体就不一样了，不是所有的组都能合成。你要找一个合适的组。比如，可延展的电解液就是一种新型材料。不过，现在我们发表了相关文章以后，难度就下降很多了。我认为现阶段将该材料进行商业化是非常好的时机，进入商业化的阻碍非常小。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

4、 以下说法正确吗。
Q4：水凝胶可以用作人工肌肉（例如，人工轴突）的良好介质，水凝胶能否真正与人体组织和骨骼结合在一起？我认为水凝胶与目前植入人体的辅助钢板或硬质合金相比具有固有优势。
A4：水凝胶与人体组织的结合已经实现。例如，替换损伤软骨。现在的新趋势在于，不仅使用水凝胶替换人体组织，并且要实现大量的功能。例如，你可以使用电子设备对组织进行检查，相关数据将发送到手机上并传到云端。所有数据通过云端传递给医生或计算机。通过这样的方式，计算机对大量的数据进行分析处理。你的数据可能对他人疾病的治疗提供帮助。通过这样的方式，我们实现疾病的云治疗。在未来几十年，这些将能够实现。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

5、 以下说法正确吗。
Q5: 这种离子水凝胶除了具有良好的导电性能外，还具有其他优异的性能。这种材料在其他领域的应用怎么样，例如储能或生物传感器件？
A5：对于储能方面，水凝胶作为离子导体可作为电池中的电解质。它还具备许多其他性能，我认为在生物传感上它也有良好前景。如何与人体集成？如何实现同时测量多种生物物质？如何在单次电压测量下区别不同信号？可能初期需要机器学习来实现。因为人体就是一个复杂的水凝胶体系，如果我们能区分出这些信号，我相信我们将能创造出更好的凝胶体系。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

第三章 单元测试

1、 以下说法正确吗。
Q1：MXene在喷墨打印过程中的稳定性
A1：事实上，喷墨打印是一项非常可控的技术手段。首先，通过对MXene分散液进行简单的超声处理，可以破坏大片MXene的结构，从而将MXene片层的尺寸减小到100 nm左右。但是，对于很多应用领域来说，我们希望使用微米尺寸的大片MXene，因为大片MXene可以提供更高的电子电导率和机械稳定性。另外，通过设计喷墨打印机的针头，也可以实现大颗粒墨水的打印，这可能需要你与打印机的制造商一起来完成。事实上，我们实验室正在与公司合作进行这方面的开发，相关论文将在今年夏天上线。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

2、 以下说法正确吗。
Q2：单层与多层MXene的性能差别
A2：在薄膜材料中，单层MXene表现为非常整齐的紧密堆叠结构，片层间接触面积大，因此薄膜通常具有较高的电导率、较小的片层间距离以及较强的机械强度和机械稳定性。而对于多层MXene来说，其排列并不像单层MXene一样紧密，而是表现为松散的结构。这导致薄膜的支撑很弱、渗透率很高，同时电导率很低。所以，如果你需要高电导率、低渗透率、高机械强度的薄膜，你应该使用单层MXene的分散液来制备。如果你想要一个高渗透率的薄膜，比如电极材料需要为电解质渗透提供充足的空间，这时候使用多层MXene将更有优势。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

3、 以下说法正确吗。
Q3：制备大面积、单晶MXene的可行性和必要性
A3：理论上讲是的，我们没有理由对合成大片的MXene单晶说不。现在人们知道如何在铜箔上制备大片的石墨烯，但是并不是一开始就用这种方法。在最开始的时候，我们从微米尺寸的石墨中来剥离石墨烯。像石墨烯、MoS2以及BN这些材料的发展一样，我们需要逐渐优化MXene的制备工艺。既然人们可以制备几百微米的Mo2C单晶，那么制备大片的MXene单晶也是可以实现的。关于它的必要性，实际上我并没有很好的答案。研究大片单晶MXene的性能听起来很有意思，我不知道在某些应用领域是否真的需要这种材料。目前为止，利用现有的MXene我们已经可以获得高强度、稳定的高导电MXene薄膜。同时，通过溶液法来制备MXene显然成本更低。但是，如果你有办法能够制备大片的MXene单晶，我会来学习。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

4、 以下说法正确吗。
Q4： MXene在微芯片超级电容器以及整流电容器的相关问题
A4：首先，高电解质渗透率电极材料的制备。这要求我们将MXene片层进行特殊的排列，例如，利用碳纳米管对MXene进行插层，可以防止MXene片层堆叠。将MXene片层进行垂直排列是一个很好的办法，这是实现高性能电极材料结构设计的有效途径。此外，还有很多别的挑战，比如拓宽工作电压窗口、提高稳定性等，这是一个非常宏大的课题。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

5、 以下说法正确吗。
Q5：提高MXene在有机溶剂中分散性的方法
A5：对于这个问题我并没有很好的答案，我自己也很想知道。我们可以在水中得到非常稳定的MXene分散液，在某些有机溶剂中我们也可以得到比较稳定的MXene分散液，但是获得可以在有机溶剂中均匀分散的MXene片仍然是一个非常大的挑战。或许问题的关键是在于找到一种MXene可以稳定分散的溶剂，而不是对MXene进行表面改性。当然，你也可以通过在MXene表面接枝疏水基团的方法，使其可以分散在非极性溶剂中。但是我们在工作中发现，与其他材料相比，MXene这种材料的优势就在于不需要改性就可以在很多领域表现出优异的性能。像半导体、金属颗粒、量子点、石墨烯、碳纳米管等这些材料都需要进一步的处理，比如高温处理，来实现较好的性能。关于MXene的表面改性，我想你可以借鉴其他低维纳米材料的改性方法，如果你发现了可以提高MXene在有机溶剂中分散性的方法，请你告诉我，我会跟你学习。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

6、 以下说法正确吗。
Q6： MXene在科学研究和应用前景的未来发展
A6：MXene的未来并不像我们今天使用的背景一样黑。在科学研究领域，我想简单列举几个可能的领域：二维磁性MXene，包括铁磁性和反铁磁性；MXene在超导材料中的作用；拓扑绝缘特性在物理界有很广阔的应用前景；MXene片层与电磁波之间的相互作用。我的实验室也正在研究MXene片层与电磁波的相互作用，希望相关工作可以很快发表。在我的报告中，我努力想让你们知道MXene是一种可以触及到的材料，而不是像石墨烯一样在硅片上生长的单层材料。我们已经可以大批量生产MXene分散液，可以通过很简单的方法制备MXene薄膜。那么，对于应用来说，因为MXene很容易获得，所以有很好的应用前景。我们要做的只是寻找MXene可能的应用领域，如果让我列举几个领域的话，我认为可以是电磁屏蔽和天线。当然，我相信还有很多领域等待我们去发现，就像碳纳米管刚被发现的时候，没有人想到他会被应用在电池电极材料中。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

7、 以下说法正确吗。
Q7：作为一个初入MXene领域的研究者，哪里是进入该领域比较好的切入点？
A7：目前为止，已经有成百上千的研究者加入到MXene的研究中来，但是并没有上千种MXene的组合。所以，如果让我来说，我会寻找一种还没合成出来的新的MXene材料。我的实验室现在正在合成新的多金属固溶体，研究不同金属的比例对MXene性能的影响非常有意义，而这些研究之前并没有人做过。如果你想聚焦在MXene的应用上，那么就去了解他的基本性质，去思考这些性质可以在哪些领域产生不一样的效果。所以，还有很多研究领域等待被发现，我很确定你会发现一个感兴趣的领域并深入研究下去。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

第四章 单元测试

1、 以下说法正确吗。
Q1: 智能窗户非常的神奇，它什么时候可以在市场商业化?
A1: 在商业化应用方面我们已经着手准备将其推向市场，通过和香港机构的合作，已经做了前期的一部分工作，但是这个产业化的过程需要考虑很多因素，比如天气和稳定性等因素，我们将会合作单位开展进一步的试点研究。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

2、 以下说法正确吗。
Q2: 纳米剪纸激光加工是否难以避免细结构产生热损伤？
A2: 目前，纳米剪纸技术还需要进一步的深入研究，从现在的显微镜观察的结果来看，这种结构可以在目前的制备工艺下保持一个长时间的生命周期。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

3、 以下说法正确吗。
Q3: 对于量子点的主体材料，液体是很好的选择，粘度的影响和长期稳定性如何？
A3：将量子点材料分散到液体中，形成溶液，这样适合旋涂和打印等薄膜制备方式，因此以量子点为主体材料的液体是很好的选择，该溶液的粘度主要受到主体材料的浓度和分散剂本身的粘稠度影响，需要根据具体的情况去调节。量子点材料大部分都是无机材料，稳定性还是可以的，同时一些纳米包覆等方法也会进一步提高材料的长期稳定性。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

4、 以下说法正确吗。
Q4: QD led为什么像素越来越小，成本会降低？
A4: 这里所说的降低成本是相对的，每一种技术降低成本都有多方面的因素，像素越小的确需要更精确的设备，但是许多成本优势是来自于技术的大规模量产而实现的。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

5、 以下说法正确吗。
Q5: 热致变色智能窗口以哪种方式施加热量，热致变色精度如何？
A5: 我们并没有指定某种特定的光源，但是在不同天气情况下，热变色智能窗户的性能可能不同。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

6、 以下说法正确吗。
Q6: QDs的成本和前景如何？
A6: 在这里并不能对QDs的成本给出一个准确的答案，但是目前该技术机已经得到广泛的研究，在进一步的发展过程中成本是一个共同关注的问题，相信最终的QDs会变成一个成本和价值可观的产品。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

第五章 单元测试

1、 以下说法正确吗。
Q1：MacEtch方法是否适用于不同的晶体材料？非晶材料呢？
A1：之前在PPT中讲到过MacEtch方法适用于不用类型的材料，第二个部分是晶体材料，有着单晶材料例如单晶硅，聚合晶体材料和一些非晶材料。对非晶材料我们不能说是通用的，但是它确实适用于很多非晶导体。我们唯一需要去做的是找到与之相应的正确的金属、方法。你可以决定在哪一块区域用金属进行刻蚀。对于晶体的话我们已经证实了是可以全部适用的MacEtch方法的。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

2、 以下说法正确吗。
Q2：使用金属作为各向异性蚀刻的催化剂，获得的纳米结构具有相当大的深宽比。整个蚀刻过程是一次完成，还是可以进行多次刻蚀叠加？ 是不是可以牺牲刻蚀纳米结构壁的平坦度，来增加蚀刻的次数，从而获得更高深宽比的纳米结构？
A2：在这个报告里呈现的纳米结构都是一次成型的，也可以再把样品放到溶液进行多次可以。因为MacEtch只发生才有金属的地方，也就是刻蚀结构的底部，已经获得的纳米 结构不会被刻蚀掉。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

3、 以下说法正确吗。
Q3：MacEtch 是一种很有吸引力的纳米加工技术，灵活可控，而且结构多样，那么有没有具体应用的实际例子呢？
A3：事实上获得所有高深宽比的纳米结构，都可以用来制造性能更优异的纳米器件，可惜现在还没有商用的器件，不过我们最近有一个这样的项目。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

4、 以下说法正确吗。
Q4：MacEtch技术在刻蚀Si和GaN 的纳米结构的应用上， 能达到的最小的横向分辨率分别是多少？
A4：我们可以用光刻（optical lithography），电子束光刻（EBL，e-beam lithography）甚至可以用扫描透射电子显微术（STEM， scanning transmission electron microscope）来沉积单个原子或者原子线图形，我们也在探索，我们最小能做到什么尺寸。当前的话，最小的结构是利用EBL沉积金属图案获得的5 nm的纳米结构。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

第六章 单元测试

1、 以下说法正确吗。
Q1：纳米模板光刻在软质材料中的应用及挑战
A1：原则上说它不需要与基材接触所以这取决于溶液和软材料例如聚合物的目标分辨率。我在今天的报告中也展示了许多例子，例如用于生物传感器的PI（polyimide film）、PDMS、Parylene。所以这个问题的答案是肯定的，模板光刻是一种要求结构和聚合物基材高度结合的技术，因为聚合物不能在传统的光刻、刻蚀步骤中保存下来。所以我鼓励你去尝试，在相对较短的时间内取得有趣的结果并不难。模板光刻的挑战之一是它会把所有不带正电的物质剔除出去，所以薄膜可能会在某个点断裂。这取决于我们讨论的尺寸。另一个挑战是我强调的很重要的一点：对准。我们要制造多层结构，而不是单层的。如果需要对准，一个可以预制备图案的工具是光刻机。它可以制备硅片的光掩膜。通过调整电荷，即使对硅片进行1纳米的对准也是可以实现的。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

2、 以下说法正确吗。
Q2：在丝绸及其他编织材料上进行图案化的分辨率和稳定性问题
A2：这是一个很有趣的问题，我所展示的是图形化的最终尺度将是一个短芯片。所以这更像是一个学术实验来观察它的分辨率和稳定性。如果你讨论的是在两个温度区域之间有表面变化的其他编织材料，这是一个候选工具。我对于其他的编织材料在热处理的行为不是很熟悉。我很想知道关于丝绸和一些微尺度的优点。所以抱歉我无法回答关于编织材料的问题。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

3、 以下说法正确吗。
Q3：通过液体组装制备的透明电极的均匀度如何？以及将这种透明电极从硅片转移到目标衬底的困难是什么？
A3：银纳米导电材料会漂浮在水面上，要转移到一个透明的物体上，这一切的操作都是需要手动进行操作的。这个已经在之前的一些报道中阐述过了，我们需要有一个放大的工具，可以让我们实现手工操作的一个扩展，能够在小规模小尺寸上进行操作。如果这些都能够标准化，那么这些问题都可以得到解决，这里你需要转移的那个透明材料的表面应该是均匀的，但我不知道你使用放大工具后的放大和控制情况，或者你可以看一看已经发表的一些文章里面会有一些最近的进展或许能给你更大的帮助。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

4、 以下说法正确吗。
Q4：对学生创办的公司以及技术转移的看法
A4：EPFL如果可以帮助年轻的学生或者研究人员创建自己的公司也是非常好的，我们可以通过服务技术的一些转让来进行一些合作，我们也愿意给那些初创公司更多的帮助。他们可以获得EPFL的一些访问权限，但这一切都必须要有一个合同明确写明规则，也有一些费用需要承担。如果学生创业失败，那么我也会遭受损失，而如果这种合作模式能够盈利有回报，那么所有的工作者包括我的实验室也会得到回报。所以这个要视情况而定。有很多的医院医疗结构会提供比较多的合作跟创业机会，有时候一个网站链接就可以创造创业的各种可能性。如果有人对这个感兴趣，他们可以发邮件并为网站付费从而查看内容。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

5、 以下说法正确吗。
Q5：生物医学领域是否会成为MEMS和传感器的未来趋势
A5：很好的问题。如果每个人都知道答案，那么你现在就可以致富。但是我感觉，你知道的，在生物医学中的应用确实存在。正如你现在所见，在面对新冠病毒流行的今天，你需要更多有关生命科学方面的知识，不仅是药理学，而且还包括生物医学设备，并且这些是最具挑战性的。我认为未来的汽车和量子计算将会有一定的需求，并相信随后会有一些传感协助测温。就个人而言，我相信如果能利用我们的大脑和我们的智慧发展出新的设备和方法来解决医疗保健和这些生物医学领域的紧迫需求，人类将受益匪浅。因此，我非常有信心，在接下来的十年中，这将是一个非常有趣的领域。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

第七章 单元测试

1、 以下说法正确吗。
Q1：在没有PV辅助的情况下，有没有办法其他方法可以实现无偏压的CO2还原？Cu2O作为PEC中的暗阴极和直接作为电催化中的阴极有什么区别？
A1：第一个问题我在报告中展示了两个示例，这些示例实现了无偏压的CO2还原，没有提供任何额外的偏压。第二个问题，我们可以将Cu2O用作光阴极，但是我们需要在该光阴极的表面包覆保护层。因此，之前我们课题组一直在进行的工作是：建立一个模型系统，研究Cu2O光阴极失活的原因；然后在光阴极表面沉积透明且导电的保护层。这样的设计，可以使Cu2O用作光阴极。我希望我已经回答了你的问题。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

2、 以下说法正确吗。
Q2：光电极表面的结构与性能之间的联系
A2：这涉及到未来研究中可以开展的一些非常重要的工作。在我的报告最后，我提到了柔性PEC光电极，我们可以使用光刻或者其他相关的技术，在光电极表面构建立体的催化、吸光结构。我认为这将是非常有趣的工作。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

3、 以下说法正确吗。
Q3：无机半导体-有机酶的复合结构用于人工光合作用的可行性，以及该复合系统和报告中所展示的人工树叶各自具有的优缺点。
A3：对于无机半导体-有机酶复合体系，我们可以参考一下大自然。自然界中普遍存在这样的无机材料-生物酶混合系统。我认为这是一个全新的有价值的研究领域，即：将细菌或酶与无机材料结合在一起，实现光能的转化与利用。例如，加州大学伯克利分校的杨培东教授将量子点与细菌结合在了一起。在这里我不能简单的判断人工树叶与这种复合体系的优缺点，因为每个事物都具有两面性。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

4、 以下说法正确吗。
Q4： PEC是否需要X射线或太阳光来驱动、是否需要贵金属催化剂以及人工树叶是否可大量生产？
A4：我认为理想情况下，我们不必使用贵金属做催化剂，非贵金属催化剂用于人工光合作用是我们一直在进行的研究工作。但是，目前研究人员通常使用贵金属Pt作为析氢反应（HER）的催化剂。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

5、 以下说法正确吗。
Q5：人工树叶在大规模生产中面临的挑战以及解决方法
A5：对于整个反应系统，尤其是反应器，进行规模的方法是一个挑战。但是我认为与传统的化学反应器相比，它们（光电反应器）更加经久耐用，但是还需要在设计时考虑入射光的位置，电解质的选用等问题。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

第八章 单元测试

1、 以下说法正确吗。
Q1：木头是自然界中的重要元素，但是它很难和其他材料进行匹配进而提高性能，如何克服这个难题呢？
A1：集成技术一直是一个难题，因为不同材料具有不同性质。木材是一直柔性材料，我们可以通过机械切割制备各种形状的木材，然后基于机械联结技术实现彼此之间的结合；或者利用化学胶黏剂进行结合。传统木材呈现多孔结构，通过胶合技术可以实现化学材料和木材的结合。超强木头缺乏多孔结构，它的集成技术相对困难。但是我们要相信科研工作的聪明才智，他们一定会发展先进技术和手段实现木材和其他材料的有效集成。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

2、 以下说法正确吗。
Q2：超级木头可以规模化生产吗？它的成本如何呢？
A2：在DOE的资助下，我们的InventWood公司正在开展这项研究。和其他高性能材料相比，超级木头具有成本上的优势，也具有潜在的商业化可能性。超级木头的制备过程较为简单，而且自然界中木材的含量丰富，其加工成本远远低于不锈钢等材料。目前，我们采用生长速度快、价格低廉的树木制备超级木头。这项技术也可以应用于其他生物质原料，例如竹子。竹子的生长速度尤为迅速，一天可以生长1米，这项技术为我们提供参考，可以有更加广泛应用。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

3、 以下说法正确吗。
Q3：任何材料都有缺陷，因此我们可以真的实现致密化木头代替结构金属材料吗？如果不能，我们应该做呢？
A3：的确，木材也有很多问题，例如，木材产品不能在湿润或者水环境中长时间存放。它不像其他塑料或者金属材料可以通过挤出或者铸造技术实现各种形状。此外，木材具有一定的外力阻抗作用，如果施加外力过大，就会破坏它的结构。他的机械制备会涉及到一些问题，关于这个问题我们多次讨论研究，我们也会更加关注这些问题。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

4、 以下说法正确吗。
Q4：木材的应用已经超出我们想象。现在的木材纳米制造技术可以适用于所有木材吗？还是少数的木材呢？
A4：不同木材具有不同结构，需要不同制造技术，这也为我们提供更多机会和可能性。就像每一个人具有每一个人的特征，每种木材也是独一无二的，而且木材的不同部位或者不同尺寸都具有不一样的结构。不同木材具有不同结构，不同结构产生不同性能，不同性能需要不同技术实现。例如balsa，它具有多层次的孔洞结构，包括大孔的管道和小孔的纤维，纤维细胞孔径较大，生长速度较快；而松木具有相对均匀的孔道结构，因此他们具有不同的性质。我们也希望通过AI构建结构-性能的关系，基于大数据分析，实现木材的高值化应用。我们也希望能够开展基因工程和生长科学方面的工作，调控木材的生长结构，合理构架具有优异性能的树木。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

5、 以下说法正确吗。
Q5：木材纳米制造中的化学处理会引发环境问题吗？和造纸技术相比较如何？
A5：造纸厂制备生产纸张过程中会涉及到化学药品，造纸企业也开发许多新技术提高化学药品利用率，降低化学药品的污染效应。但是国家和政府已经制定相关政策，我们需要严格遵守这些相关政策，同时小心谨慎对待化学药品，也许我们可以解决这些问题。经过科学家的努力，我们也取得长足进步，正确面并解决这些问题。另外我们需要开发可回收甚至快速可降解技术，实现材料的循环利用，尽量降低对环境的影响作用。我们现在使用的化学药品都是一些常规化学物质，它们的化学结构已经非常熟悉，因此我们可以正确处理这些化学药品。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

6、 以下说法正确吗。
Q6：普通木材在应用时可能会遇到尺寸稳定性和防火性的问题。和普通木材相比，致密化木头在这方面会有什么区别吗？
A6：木材在遇到火源时容易燃烧。传统木材的多空结构也是木材容易燃烧的一种重要因素。超级木头经过致密化处理后，它的孔洞结构已经消失，因此具较高的防火性能。如果是长时间的面对火源，超级木头也会燃烧殆尽。我们之前也做了很多工作，提高木材的防火性能[13, 30]。木材尺寸稳定性也是类似的，我们尝试不同技术手段提高木材尺寸稳定性，保证木材在不同湿度环境中保持长时间的尺寸稳定。采取涂布防水层是一种有效的手段。一些国家的木制电线杆就是很好例子。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

7、 以下说法正确吗。
Q7：相比于水凝胶材料，木材在柔性可穿戴电子器件领域具有哪些优势呢？
A7：纤维素已经被用于制备水凝胶。许多科研工作者通过功能化纤维素替代其他化学物质制备水凝胶，因为纤维素表面含有众多羟基，因此可以很好吸附水分，成为水凝胶材料的一员。因此我们可以通过纤维素与水凝胶的集成化处理，实现高值化的纤维素材料。柔性电子器件通常涉及油墨打印技术，因为通过卷对卷的打印技术才能实现规模化生产。纸张就是很好的打印基底。纸张具有多孔结构，能够很好吸收电子油墨，制备柔性电子器件。在美国柔性电子器件也是国家大力推崇和发展的新型方向。我们之前也做了很多关于木材以及纤维素纸张柔性电子器件的工作。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

第九章 单元测试

1、 以下说法正确吗。
Q1：将声子晶体中引入缺陷结构，实现振动能量采集，在长时间的工作中是否会破坏结构材料?
A1：人们普遍认为缺陷是指材料或结构设计上的缺陷，会导致器件性能恶化。实际上，报告中所指的缺陷是通过理论计算，人为设计并引入超材料的一种结构，对于实现能量局域化效应与机械能增强具有重要的作用，因此，此处的缺陷不会导致结构破坏，相反，可以极大的提高振动能量采集的性能。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

2、 以下说法正确吗。
Q2：在振荡结构中需要避免缺陷的存在，而具有缺陷的声子晶体是如何在这种情况下工作的?
A2：问题中的所指的“缺陷”是一种由于人为疏忽或加工误差导致的缺陷，这种缺陷会导致器件的性能恶化。而本报告中的“缺陷”是则是根据所要采集的机械波波长特性，人为设计的一种结构，这种 “缺陷”可以认为是对与其他单元不同的结构的一种表述方法。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

3、 以下说法正确吗。
Q3：弹力波能量采集器是否能用于收集低频振动能量?
A3：低频振动广泛存在于工业和人们的生活之中，例如桥梁，建筑等设施的振动之中，而基于超材料的振动能量采集器也可以采集低频振动能量。但是需要注意的是，将MEH应用到低频振动环境中时，不得不考虑工作环境对器件的尺寸要求，因为低频振动对应较长的机械波波长，对应的，不得不扩大器件的尺寸实现机械能的增强与采集，所以需要综合考虑器件的尺寸，才能决定是否将该技术用于低频振动能量的收集。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

4、 以下说法正确吗。
Q4：声学振动能量采集器是否能够用于手机一类的移动设备?
A4：实际上声能的能量密度较低，可以有效采集的能量也很少，这也是为什么需要在环境布置多个声能采集实现能量的拾取，所以如果想要将声能采集器应用到收集一类的移动设备，意味着需要布置较多的器件尽可能采集多的声能，同时这也会增加设备的体积与重量，阻碍其设备的便携性。所以短时间内很难将声学振动能量采集器应用到手机一类的移动设备上。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

第十章 单元测试

1、 以下说法正确吗。
Q1：比色传感器的比色指示剂是否可以重复使用以及在连续监测过程中性能如何？
A1：其中有一些比色指示剂是可逆的，但大多数的指示剂的颜色变化不可逆，所以很多检测器件都是一次性的，如果采用上述毛细管爆裂结构可以将多个检测腔室连接起来，每个腔室都可以填充一种指示剂，从而实现连续的汗液检测。此外，也可以从化学的角度入手，实现一些可逆的化学传感物质，那将是非常强大的解决方案。当然采用电化学的检测方式可以实现汗液的连续检测，但集成了电子设备后，器件的成本将会大幅提高，因此，我们也在尝试一些模块化的方法，在这个检测系统中，除了电化学电极外，你不一定会直接接触到电子设备，然后通过磁耦合的方式实现电子到机械的接口，从而实现电子器件部分的重复使用，然后将微流控平台做成一次性的。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

2、 以下说法正确吗。
Q2：基于自供电技术的传感系统发展前景如何？
A2：这是一个非常有意思的研究方向，很多研究者正在进行各种研究，但器件对周围环境的能量采集通常是间歇性的，因此需要本地的设备进行存储，例如超级电容器或电池。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

3、 以下说法正确吗。
Q3：目前的柔性电子皮肤传感器均采用聚合物加工，如何消除由于聚合物的粘弹性产生的传感器响应延迟呢？
A3：更广义的一个问题是什么材料更适合做这种电子皮肤传感器件，目前也有很多的研究小组在做相关方面的工作，包括有机电子材料、复合材料以及量子点制成的薄膜等，都是非常有吸引力的选择。但是对于Rogers教授课题组来说，他们更倾向于使用传统的材料以及与现有的电子器件更容易结合的材料。其在近年来的研究发现，医院里的医生和护士对健康监测器件的关注度仅在于准确度，如果器件的准确度达不到现有检测设备的水平，她们不会采纳你的方案。因此，虽然一些纳米材料，例如碳纳米管等，可以达到非常强大的传感功能，但仍然存在着一些阈值电压漂移等问题，导致传感精度的下降，以及湿度、温度等条件对器件的影响等，所以Rogers教授不倾向于采用这些材料。Rogers教授认为选择何种材料取决于你想要达到的目的，稳定性、准确性还是灵敏度等，需要做多种尝试，并需要平衡考虑，对于其课题组来说通过聚合物材料作为硅的替代品已经变得逐渐可行。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

4、 以下说法正确吗。
Q4：人体汗液中葡萄糖浓度的测量精度如何，可以根据身体在一个固定模式运动中的表现来测量其他化学物质吗？
A4：汗液中葡萄糖的浓度比血液中低几百倍，因此需要对比色剂进行巧妙的校准，以使器件可以对这种非常低的浓度进行检测，这是可以做到的。其实更重要的问题是，汗液中的葡萄糖浓度与血液中的有什么关联，没有人知道。所以需要重点关心的问题也许不是汗液检测的准确度如何，而是汗液中各种物质的浓度意味着什么，他们是如何反映我们身体健康状况的。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

5、 以下说法正确吗。
Q5：柔性可穿戴电子器件未来的发展前景以及发展中需要解决的问题有哪些？
A5：可穿戴健康监测系统将会在我们今后的生活中发挥非常大的作用，如果每个人都可以在家中做到医院等级的健康监控的话，一切都将成为可能。如果每个人都穿戴健康检测设备，这个设备一定要变得不可察觉，但同时又要具备检测精度高、可靠、无线，以及本地存储等功能，这就是我们需要做的。此外，器件监测过程中会产生大量的数据，因此也需要大数据分析或者机器学习对海量数据进行解析。在研究方向上，目前的研究中仅实现了ECG、PPG等传感功能，但需要做的不止这些，还需要有存储以及数据分析等功能。总的来说，在可预见的未来，这将是一个丰富、充满活力、活跃的研究领域。（ ）

A:对
B:错
答案:
对

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