苏州园林里都有假山和池沼。假山的堆叠，可以说是一项艺术而不仅是技术。或者是重峦叠嶂，或者是几座小山配合着竹子花木，全在乎设计者和匠师们生平多阅历，胸中有丘壑，才能使游览者攀登的时候忘却苏州城市，只觉得身在山间。至于池沼，大多引用活水。有些园林池沼宽畅，就把池沼作为全园的中心，其他景物配合着布置。水面假如成河道模样，往往安排桥梁。假如安排两座以上的桥梁，那就一座一个样，决不雷同。池沼或河道的边沿很少砌齐整的石岸，总是高低屈曲任其自然。还在那儿布置几块玲珑的石头，或者种些花草：这也是为了取得从各个角度看都成一幅画的效果。池沼里养着金鱼或各色鲤鱼，夏秋季节荷花或睡莲开放。游览者看“鱼戏莲叶间”，又是入画的一景。

智能薄膜，不知疲倦地“起舞”

张利东

    ①无论是天然高分子材料，还是以高分子为基础的合成材料，都是惰性的、无生命的。一旦赋予这些高分子“生命”，它们就可以自发舞动、发电，甚至像劳动者一样工作起来。这就是智能高分子材料——一种能感知外部刺激，作出判断并给予适当处理，且本身可执行的新型功能材料。

    ②上海华东师范大学张利东研究组，利用常见的琼脂糖高分子为原料，采用简单的物理杂合技术，成功制备出可以在潮湿纸面上快速翻滚的高分子薄膜。

    ③由于该薄膜化学结构上具有许多亲水基团，因此具有吸收水分子的特性。当该薄膜“吸入”潮湿空气中的水分子，可引发自身的膨胀形变；当薄膜“呼出”水分子，可快速恢复到原来形状。这种“呼吸”循环赋予惰性高分子强劲的“生命”力，可以让它们不知疲倦地动起来。

    ④这种由化学能转变为机械能的方式，与动物的肌肉组织的工作方式非常相似。此种技术一旦成熟，通过大量类似材料堆叠成的可控“纤维束”，制造出能与机器人相媲美的“仿生人”便不再是神话。

    ⑤张利东研究组同时发现，智能高分子薄膜不但可以“呼吸”潮湿空气而动起来，也可以“呼吸”丙酮蒸汽让自己动起来。花瓣形状的双层薄膜吸收丙酮分子后，“花瓣”翩翩起舞，犹如一朵在风中摇曳的萝卜花。这是最新设计的聚偏氣乙烯和聚乙烯醇高分子双层膜的仿生形变。

    ⑥该双层膜对丙酮分子的刺激具有极其敏感的响应性，并且通过快速“呼吸”丙酮蒸气，可实现双层膜的长时间连续性定向形变，让惰性高分子不知疲倦地运动起来，可媲美自然界中复杂的运动方式。

    ⑦利用此种仿生运动设计的薄膜传感器，可长时间连续监测环境中丙酮浓度。当环境中丙酮浓度过高时，传感器自发形变接通电路，电灯亮；当丙酮浓度逐渐降低时，传感器恢复到原来形状断开电路，电灯灭。利用电灯的变化，可告知环境中丙酮蒸汽浓度的高低，从而极大地拓展了材料的应用潜质。

    ⑧同时，该双层膜对于外界丙酮蒸汽的刺激能够保持数小时连续可逆的响应，这为拓展刺激响应材料在能源、柔性传感器、人工肌肉、柔性机器人等领域的应用奠定了坚实的基础。

    ⑨此外，高分子智能薄膜还可以帮助我们获取人类赖以生存的能量。这种能量的获取途径将是完全绿色无污染的，能量源自取之不尽的潮湿空气。

    ⑩利用一块只有10毫克的智能薄膜，通过“呼吸”潮湿空气可以驱动压电薄膜连续产生高达1.5伏的电压。通过特殊的能量转化装置，这种智能薄膜可以为各种便携式电子产品供电。如果扩大智能薄膜的用量，将产生更高的电压，满足各种需求。目前研究者正积极开发合适的能量转化装置，以实现大功率、高效率的能量转化。

    ⑪智能薄膜不但能发电，也会工作。利用智能薄膜设计的柔性机器人，通过“呼吸”潮湿空气可以模拟起重机、抓土机等，自发吊起或抓起需转移的货物，可实现复杂环境下的危险作业。设计的柔性汽车，可快速跑起来，而动力的来源仅仅是潮湿的空气。

    ⑫未来，一方面可将此薄膜设计成仅对丙酮分子刺激敏感的传感器，用于化工企业中实时监测环境中丙酮浓度，及时预防丙酮对工作人员的伤害；另一方面，可以把这种薄膜结合能量采集、人工肌肉、柔性机器人等领城的实际需求，个性化设计适用于不同领域的具体产品。

    ⑬以能量采集为例，如果利用智能薄膜持久运动的特性来发电，可极大拓展相关技术在自发电穿戴式、植入式电子器件方面的应用，而目前穿戴式、植入式行业已拥有超千亿市场规模。

    ⑭我们期待智能薄膜产业应用的那一天早点到来，我们相信那将势必掀起人类文明的又一次技术革命。

(材料一)

苟利社稷，死生以之。（《左传》）

天下兴亡，匹夫有责。（顾炎武）

我是中国人民的儿子，我深情地爱着我的祖国和人民。（邓小平）

(材料二)

关于对全国中小学生进行家国情怀教育的调查（见图）

(材料三)

早在春秋战国时期，诸子百家争鸣，各种思潮大爆发。在诸侯兼并、战乱频繁的时代，中国人逐渐产生了家国意识，产生了我们至今所尊崇的一套中国传统的价值体系。其中的核心就是我们的家国情怀，这个精神早已经融入了我们的文化基因里面，我们的中华文化也因此得以延续。

封建时代，文人墨客早就把自己个人的情感与国家的命运紧紧联系在了一起。从汉朝张骞出使西域，联合西域各国帮助汉武帝解决北方匈奴之患；到五胡乱华时期南方汉室政权对故土的眷恋；到岳母刺字、杨门一家忠烈流传千年成佳话，中国人始终把安国兴邦当作最崇高的理想。

到了近现代，中国人的家国情怀有了新的变化，来自外国的威胁成为大家的共同矛盾。在抗日战争、历次反侵略战争牺牲的仁人志士们就是为了守护大家共同的家园——中国，而舍小家顾大家，谱写了一曲曲可歌可泣的爱国篇章。他们为了国家兴亡，所做出的艰苦努力，他们的家国情怀，都值得赞颂千遍。

(材料四)

“家国情怀”是中国优秀传统文化的基本内涵之一。家是最小国，国是千万家，家国        两相依。没有国哪有家，在抗击疫情阻击战中，那些“最美逆行者”、主动“请战”的干        部、坚守在疫情中心的医务工作者、基层一线干部，他们身上那种与国家民族休戚与共的        壮志情怀，那种以国家、人民为中心、以天下为己任的责任感、使命感，就是在生动诠释        最美的“家国情怀”，他们用无私无畏守护岗位职责，捍卫人民群众生命安全，为抗“疫”筑起一道牢不可破的防线。

身体不舒服是地磁暴惹的祸？

①中国气象局地磁监测数据显示，3月24日23时到25日23时，地球出现了3小时特大地磁暴、且地磁活动一直持续到26日。共间，地磁暴相关话题多次登上热搜。很多网友表示自己这几天“浑身不舒服”，怀疑是受到了地磁暴的影响。还有人“恍然大悟”称：还以为是上班上的，原来是地磁暴的“锅”！

②到底什么是地磁暴？它真的会危害人体健康吗？

③“简单地说，地磁暴就是太阳活动引起地球磁场发生变化的现象。”中国卫星气象领域科学传播专家曹静介绍，作为最典型的太阳爆发活动，一次日冕物质抛射过程，能将数以亿吨计的太阳物质高速抛离太阳表面。强大的动能量和太阳磁场能量一旦冲向地球，就会引发地球磁场方向与大小的变化，这就是我们常说的地磁暴。这种现象通常在太阳活动高峰期频繁发生，根据强度和持续时间，可分为小地磁暴、中等地磁暴、大地磁暴、特大地磁暴和超大地磁暴。据统计，平均每年有54天都会发生小地磁暴，但本次地磁暴因强度较大而引起公众关注。

④关于网友们自述的头痛、嗜睡、失眠、焦虑等症状，曹静说：“这应该和地磁暴无关。按目前研究看，它对人类的身体健康几乎没有影响。”中国资源卫星应用中心推广部部长陈卫荣则表示，虽然普通人不需要对地磁暴做特殊的防护措施，但对于太空飞行员和定居在高纬度地区的居民等特殊人群来说，需要关注地磁暴可能带来的健康风险。

⑤那么，地磁暴会对人类生活的其他方面造成干扰吗？曹静介绍：“对空间天气最敏感的是航天器。太阳活动剧烈时，高能粒子对人造卫星、空间站等航天飞行器可能造成损害。”随着地磁暴活动的加强，地球高层大气被太阳能量不断加热，低轨道值班的航天器飞行时就会遇到额外的阻力。这种阻力会产生类似拖拽的减速作用，降低运行轨道的高度，威胁航天器安全。

⑥此外，地磁暴还会对通讯导航产生影响，比如干扰无线电通信、影响飞机轮船等的导航系统，甚至我们的手机信号。电力传输系统也可能受到地磁暴的影响，严重时可能导致变压器或电网设施损坏，引起电力中断。

⑦虽然人类几乎感觉不到地磁暴的发生，但一些依赖地球磁场飞行的生物就不一样了。例如，地磁方向和大小的改变会令鸽子“找不到北”，回不了家。成都信鸽协会秘书长陈帅在接受媒体访问时就提到：“在25日早上7点的一场短距离比赛中，有近6000羽信鸽刚放飞时估计受到地磁暴的短暂影响，导致整体速度变慢。”

⑧地磁暴为地球带来的并不全是麻烦，也有一份浪漫的“礼物”，那就是美丽的极光。去年12月，黑龙江、内蒙古、北京等多地出现极光，就是受地磁暴活动影响。国家卫星气象中心工程师韩大洋解释，这是因为太阳会不停地产生大量被称为“太阳风”的高能带电粒子，在地球磁场的作用下，这些粒子都围绕地球聚集起来。当储存的能量饱和时，太阳风就会沿着磁力线碰撞地球的大气层，大气中的原子和分子获得能量并释放，这就形成了让我们大饱眼福的极光。因此，最近极光爱好者可以密切留意空间天气预报，择机择地观测极光。

（选自2024年3月29日《科普时报》）