新的清洁能源产生电力可以为机器人传感器车辆提供动力

导读 一股极其强大而无形的力量将水从地球上拉到最高的红木顶部,并将雪带到喜马拉雅山的顶部。然而,尽管蒸发水的能力,其推动自给自足的设备或

一股极其强大而无形的力量将水从地球上拉到最高的红木顶部,并将雪带到喜马拉雅山的顶部。然而,尽管蒸发水的能力,其推动自给自足的设备或发电的潜力仍未得到充分利用 - 直到现在。

在6月16日的“ 自然通讯”网络版上,哥伦比亚大学的科学家们报告了两种新型设备的开发,这两种设备直接从蒸发中获取能量 - 一种浮动的,活塞驱动的发动机,可以产生电力,使灯光闪烁,还有一个旋转发动机驱动一辆微型汽车。

研究人员预测,当蒸发能量按比例增加时,它可能有一天会从位于海湾或水库上的巨型浮动发电机产生电力,或者从类似于水上风力涡轮机的大型旋转机器产生电力,Ozgur Sahin博士说。哥伦比亚大学生物科学与物理学副教授,论文的第一作者。

“蒸发是大自然的基本力量,”沙欣说。“它无处不在,而且比风力和波浪等其他力量更强大。”

去年,Sahin发现,当细菌孢子在湿度变化时收缩和膨胀时,它们可以强力推动和拉动其他物体。他在自然纳米技术发表的一篇论文中报道说,他们在运动物体的工程中使用的其他材料包含更多的能量,一磅一磅,这是基于Sahin在Wyss生物启发工程研究所作为学者居住的工作在哈佛大学。

在去年的研究结果的基础上,Sahin和他的哥伦比亚同事试图建立可以由这种能量驱动的实际设备。

为了构建一个浮动的,活塞驱动的发动机,研究人员首先将孢子胶合到一个薄的双面塑料胶带的两侧,类似于盒式磁带,形成一条虚线的孢子。它们在磁带的另一侧做了相同的操作,但偏移了线,因此一侧的破折号与另一侧的缺口重叠。

当干燥空气收缩孢子时,孢子覆盖的破折号曲线。这会将磁带从直线转变为波浪形,从而缩短磁带。如果胶带的一端或两端都固定好,那么胶带就会拉动它所附着的任何东西。相反,当空气潮湿时,胶带伸展,释放力。结果是一种新型的人造肌肉,通过改变湿度来控制。

Sahin和Xi Chen,他的实验室的博士后研究员,然后将几十个这些磁带并排放置,形成一个更强大的人造肌肉,然后放入一个顶部有百叶窗的漂浮塑料盒内。在箱子内部,蒸发的水使空气变湿。湿度导致肌肉伸长,打开百叶窗并让空气变干。当湿气溢出时,孢子缩小,胶带收缩,拉动百叶窗并再次建立湿度。一种自我维持的运动循环诞生了。

“当我们将水放在设备下面时,它突然变得活灵活现,自行移动,”陈说。

孢子覆盖的人造肌肉起到蒸发驱动的活塞的作用。将活塞连接到发电机产生足够的电力以使小灯闪烁。

“我们将蒸发从一池水变成了光,”沙欣说。

凭借其当前的功率输出,浮动蒸发引擎可以在海底提供小型浮动灯或传感器来监控环境,Chen说,推测带有粘性塑料胶带和更多孢子的改进型可能会产生更大的单位面积功率比风电场。

哥伦比亚团队的另一个新的蒸发驱动发动机 - 水分磨 - 包含一个塑料轮,带有突出的胶带,一侧覆盖着孢子。车轮的一半位于干燥的空气中,导致翼片弯曲,另一半位于潮湿环境中,翼片伸直。结果,车轮连续旋转,有效地用作旋转发动机。

研究人员接下来制造了一辆小型玩具车,用Moisture Mill为其提供动力,并成功让汽车自行滚动,仅靠蒸发动力。Sahin说,未来可能有可能设计出使用储存在孢子中的机械能来推动全尺寸车辆的发动机。如果实现这样的发动机,既不需要燃料也不需要电池。

Sahin说,更大版本的Moisture Mill也能发电,这表明车轮位于大水面上方并蒸发盐水,导致车轮旋转并发电。Sahin说,这种开发将稳定地产生与风力涡轮机一样多的电力。

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