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蒸发驱动迷你引擎问世

  • 发布时间:2015-06-23 04:37:58  来源:经济日报  作者:佚名  责任编辑:罗伯特

  人类日常生活环境中司空见惯的水蒸发现象,能为我们提供大量有用的微能量,还有巨大潜力尚待挖掘。这是6月16日英国《自然·通讯》上报道的世界第一例蒸发驱动引擎给我们带来的启示。它由美国哥伦比亚大学研究团队研制,能完成一些常见的任务,例如驱动和发电。在论文通讯作者奥祖尔·沙欣的演示中,这类引擎能驱动迷你车或者点亮发光二极管(LED)。

  物质由液态转化为气态的过程就叫做蒸发。在自然界,水的蒸发是一种普遍的现象,是地球气候能量转移的主要形式。尽管在自然界中存在大量蒸发现象,人造蒸发装置构架也很简单,但在过去的工程系统中,很少只使用蒸发作为能量来源。

  奥祖尔·沙欣和他的团队发明了“湿度驱动人工肌肉”,其英文缩写为HYDRAs(hygroscopy driven artificial muscles)。这种“湿度驱动人工肌肉”将细菌芽孢附着在8微米厚的聚酰亚胺胶带上。在细菌芽孢中,水被限制在纳米尺度的腔里,依靠湿度可以产生很大的压力变化。这样,在潮湿和干燥的条件下,胶带能改变自身的曲率。当很多胶带并行组装在一起时,它们就能克服重力提起重物。

  接下来研究者们用这些“湿度驱动人工肌肉”材料制造了旋转状和活塞状的蒸汽驱动引擎,当放在水-气界面中时它们就能自动启动和运行。他们设计了放在水面上的发电机,用收集的蒸发能量点亮了发光二极管灯;还设计了一种重量仅为0.1千克的微型车,当车里面的水蒸发时,就会驱动微型车前进。

  这种迷你的“蒸发驱动引擎”,未来或许能被用来驱动机器人系统、传感器等装置,甚至驱动在自然环境下工作的机械。

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