2023年具开拓性的八大瑞士发明

洛桑联邦理工学院(EPFL)开发的电子植入物和脑脊柱技术使一名脊髓严重受伤的男子得以重新行走。 Jean-christophe Bott/Keystone

帮助一名瘫痪者重新行走的脑脊柱技术，用鸡毛来发电，能让闪电转向的激光束，等等，这些都是今年瑞士的科研创新成果，这些成果可能会改变我们未来的生活方式。

瑞士令人惊叹的自然美景与其成功的学术和研究领域可谓相得益彰。瑞士各大学与研究机构在全世界名列前茅，不断吸引着越来越多的优秀国际学生(2020年为1.23万人，较2017年增长17%)和科学家。这个阿尔卑斯山国是全球最具创新力国家之一，在科技领域享有盛誉。而瑞士每年将国内生产总值的3.3%用于研发(2021年数据)。

我们精心挑选了2023年里八个引人注目、源自瑞士的科研项目与创新。

修补胃脏与肠道的新材料

胃渗漏与肠道伤口可能会危及生命。目前存在封闭受损组织的贴片，但它们溶解得太快。现在瑞士和捷克的科学家们创造出一种由特殊聚合物制成的贴片，它能与肠道组织交联，封闭伤口。如此一来，这种贴片就能防止酸性汁液和含有病菌的食物残渣从消化道中逃逸，引发炎症或可能危及生命的血液中毒。这种贴片上还有传感器，能在消化液渗入腹腔之前发出预警。

Empa

帮助灭火的耐高温无人机

无人机已经在做很多事，比如把消防水龙带吊上摩天大楼，或在偏远地区投放灭火剂以防止森林大火蔓延-但这一切只能在安全距离内进行。烧着的建筑物内的温度可高达1000摄氏度。为能更接近火场，瑞士联邦材料科学与技术实验室(Empa)和伦敦帝国理工学院的科研人员开发了名为FireDrone的耐高温无人机，用玻璃纤维和聚酰亚胺气凝胶等隔热材料制成。这种气凝胶是受到企鹅和北极狐等动物的启发，此类动物靠着多层脂肪或皮毛能在极端温度下生存。

读取脑电波的植入物助瘫痪男子重获行走能力

2011年格特-杨(Gert-Jan)遭遇了一场自行车事故，令他不幸瘫痪。12年后，这名40岁的荷兰男子不但能站立、爬楼梯，还能去逛街，这要多亏他大脑与脊柱里的特殊植入物，和能够读取其脑电波的无线技术。神经外科医生在他大脑控制腿部运动的部位上方植入了一个脑机接口，这个接口与脊髓植入物进行“交流”，后者发送电脉冲刺激腿部肌肉运动。该接口使用基于人工智能方法的算法对大脑记录进行实时解码。

这虽听似科幻小说，但这项由瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)、洛桑大学医院(CHUV)和法国政府资助的技术研究机构CEA的神经科学家共同开发的技术却产生了重大影响。格特-扬说：“几个月前，卧床十多年的我第一次能够站起来，和朋友们一起喝啤酒，那太棒了。这种简单的快乐标志着我人生中的重大改变。”

瑞士“人造树”制造绿色氢气、氧气和热量

这是卫星天线还是望远镜？都不是。这是一棵“人造树”，是洛桑联邦理工学院(EPFL)校园里一个独特的太阳能反应堆，它有望解决绿氢开发中的高成本和运输困难。通过抛物面反射镜，太阳光线得到反射并集中在位于焦点处的反应堆中。在反应堆内部，由太阳产生的电流以一种类似于植物光合作用的方式将水分子分解为氢气和氧气。

这个示范系统跟随太阳移动角度旋转，以实现性能最大化。由于连接了一个外部电源，即便是在阴天或是在夜间，这套装置也能将氢气生产出来。其开发者称，比起依靠太阳能或水电运转的传统绿氢生气厂，这个系统的效率更高。

洛桑联邦理工学院初创公司SoHHytec正和一家瑞士企业合作，建立一个示范厂-为金属退火工艺生产氢气，为附近的医院生产氧气，并为工厂的热水需求提供热能。

指向天空的激光束能使雷击转向

在瑞士东北部阿彭策尔(Appenzell)的阿尔卑斯山间，科研人员将一束高功率激光瞄准天空以转移雷击。在实验中(多语)，他们的激光发射的脉冲每秒可达1000次，成功拦截了四次雷击。这一概念于上世纪70年代首次提出，在实验室条件下取得过成功，但直到此前实地使用还未成功过。日内瓦大学的让-皮埃尔·沃尔夫(Jean-Pierre Wolf)说：“我们的工作标志着在为机场、发射台和发电站等关键基础设施开发基于激光的雷电防护方面迈出了重要一步。”雷电每年给建筑物、通讯系统、电力线和电气设备等造成数十亿美元损失，还曾导致数千人死亡。

从雾中收集并清洁水的涂层金属网

用细密小网制成的“雾收集器”已在秘鲁、玻利维亚、智利、摩洛哥、阿曼等干旱国家投入使用，以收集细小雾滴，而这些雾滴每天可以转化成数百升水。但在这一过程中，尘垢和污染也被同时收集，不经处理这些水就不适宜饮用或烹饪。

瑞士的科研人员如今开发出了一种有特殊涂层的金属网，它能在从雾中捕捉水的同时净化水。这种金属丝上涂有聚合物和二氧化钛的混合物，它可起到化学催化剂作用，分解水滴中的许多有机污染物的分子，使其变得无害。这项技术几乎无需维护，除了定期进行少量紫外线照射以再生催化剂外，不需要任何能源。

使用鸡毛来发电

每年全世界要焚烧4000万吨鸡毛，这不仅会释放大量二氧化碳，还会产生二氧化硫等有毒气体。怎样才能让这些鸡毛派上用场呢？苏黎世联邦理工学院(ETHZ)和新加坡南洋理工大学的科研人员现在找到了一种解决方案：从鸡毛里提取蛋白质角蛋白，并将其转化为超细纤维，即类淀粉纤维，这种纤维可被用来制作燃料电池膜。

每个燃料电池的核心都有一个半渗透膜，它允许质子通过，但会阻挡电子，迫使电子通过外部电路从带负电的阳极流向带正电的阴极，从而产生电流。在传统燃料电池中，这些膜向来是用剧毒化学品制成，不仅昂贵，也不能在环境中分解。而“鸡毛”膜主要由生物角蛋白制成，不但对环境无害，也可大量获得。

ETH Zurich

给失明和视障人士的“智能手杖”

苏黎世联邦理工学院的三名学生开发出一种高科技白色手杖，能帮助失明和视障人士更好地安全行走。手杖上安装的摄像头和传感器可提供触觉反馈或振动模式。这个手杖可以扫描地面，指示使用者该朝哪个方向行走以避开障碍物，而振动则会告知使用者是否站在大门、人行横道或楼梯等的前方。“在使用标准白色手杖时，你必须自己去感觉前方是否有障碍物，再慢慢绕行。而我们的手杖则可让失明用户继续前行，自然地通过任何障碍，”该校学生Arvid Gollwitzer解释说。

ETH Zurich