蒸發驅動迷你引擎問世
- 發佈時間：2015-06-23 04:37:58 來源：經濟日報 責任編輯：羅伯特
人類日常生活環境中司空見慣的水蒸發現象，能為我們提供大量有用的微能量，還有巨大潛力尚待挖掘。這是6月16日英國《自然·通訊》上報道的世界第一例蒸發驅動引擎給我們帶來的啟示。它由美國哥倫比亞大學研究團隊研製，能完成一些常見的任務，例如驅動和發電。在論文通訊作者奧祖爾·沙欣的演示中，這類引擎能驅動迷你車或者點亮發光二極體（LED）。
物質由液態轉化為氣態的過程就叫做蒸發。在自然界，水的蒸發是一種普遍的現象，是地球氣候能量轉移的主要形式。儘管在自然界中存在大量蒸發現象，人造蒸發裝置構架也很簡單，但在過去的工程系統中，很少只使用蒸發作為能量來源。
奧祖爾·沙欣和他的團隊發明瞭“濕度驅動人工肌肉”，其英文縮寫為HYDRAs（hygroscopy driven artificial muscles）。這種“濕度驅動人工肌肉”將細菌芽孢附著在8微米厚的聚酰亞胺膠帶上。在細菌芽孢中，水被限制在奈米尺度的腔裏，依靠濕度可以産生很大的壓力變化。這樣，在潮濕和乾燥的條件下，膠帶能改變自身的曲率。當很多膠帶並行組裝在一起時，它們就能克服重力提起重物。
接下來研究者們用這些“濕度驅動人工肌肉”材料製造了旋轉狀和活塞狀的蒸汽驅動引擎，當放在水-氣界面中時它們就能自動啟動和運作。他們設計了放在水面上的發電機，用收集的蒸發能量點亮了發光二極體燈；還設計了一種重量僅為0.1千克的微型車，當車裏面的水蒸發時，就會驅動微型車前進。
這種迷你的“蒸發驅動引擎”，未來或許能被用來驅動機器人系統、感測器等裝置，甚至驅動在自然環境下工作的機械。
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