英國(guó)《自然·通訊》雜志上的一篇生物工程論文,報(bào)道了世界第一臺(tái)“蒸發(fā)驅(qū)動(dòng)引擎”。它能完成一些常見(jiàn)的任務(wù),如提供驅(qū)動(dòng)力和發(fā)電。在研究人員的演示中,這類(lèi)引擎能驅(qū)動(dòng)迷你車(chē)或點(diǎn)亮發(fā)光二極管(LED)。該項(xiàng)成果表明,我們最為司空見(jiàn)慣的自然環(huán)境中的水,其實(shí)還有尚未挖掘的潛力,可以為人類(lèi)提供有用的能量。
物質(zhì)由液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的相變過(guò)程即為蒸發(fā),是一種很普遍的現(xiàn)象,是地球氣候能量轉(zhuǎn)移的主要形式。一個(gè)人造的蒸發(fā)裝置頗為簡(jiǎn)單,但在工程系統(tǒng)中,卻鮮少使用蒸發(fā)作為能量的來(lái)源。
此次,美國(guó)哥倫比亞大學(xué)的科學(xué)家?jiàn)W祖爾·沙欣和他的研究團(tuán)隊(duì),發(fā)明了一種“濕度驅(qū)動(dòng)人工肌肉”,因其英文縮寫(xiě)也被稱(chēng)之為HYDRAs。它首先是將細(xì)菌芽孢附著在8微米厚的聚酰亞胺膠帶上,在細(xì)菌芽孢中,水被限制在納米尺度的腔里,依靠濕度能產(chǎn)生很大的壓力變化。這樣在潮濕和干燥的條件下,膠帶能改變自身的曲率,當(dāng)很多膠帶并行組裝在一起時(shí),它們就能克服重力提起重物。
接下來(lái),研究人員用這些HYDRAs材料制造出了可做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和活塞運(yùn)動(dòng)的“蒸汽驅(qū)動(dòng)引擎”。當(dāng)放在水—氣界面中時(shí),它們就能自動(dòng)啟動(dòng)和運(yùn)行。由此,團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了放在水面上的發(fā)電機(jī),用收集的蒸發(fā)能量點(diǎn)亮了發(fā)光二極管燈;他們還設(shè)計(jì)了一種微型車(chē),其重量為0.1千克,當(dāng)車(chē)?yán)锩娴乃舭l(fā)時(shí)就會(huì)驅(qū)動(dòng)該車(chē)前進(jìn)。
研究人員表示,“蒸發(fā)驅(qū)動(dòng)引擎”未來(lái)或許能被用來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人系統(tǒng)、傳感器等裝置,甚至還可用于在自然環(huán)境下工作的機(jī)械。
瓦特證明了蒸汽的力量,如今我們意識(shí)到了蒸發(fā)也很有力。干濕交替引起形變,在工程實(shí)踐中一般是防范的對(duì)象。但科學(xué)家反其道而行,借用細(xì)菌加大形變。小小細(xì)菌竟然提起了砝碼,拽動(dòng)了發(fā)電輪。雖然我們不指望蒸發(fā)能驅(qū)動(dòng)家用電器,但能給傳感器供電就能派大用場(chǎng)了。以后我們可以把監(jiān)測(cè)設(shè)備往野外一丟,一條膠帶足夠讓它長(zhǎng)久地工作。