“細菌蒸發(fā)發(fā)動機”:讓蒸發(fā)變成動力

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(手機黨預警:本文含有較多動圖)

蒸發(fā)是自然界無處不在的現(xiàn)象撼嗓,它也伴隨著能量的流動,但人們卻很少會去考慮如何將蒸發(fā)當中的能量利用起來欢唾。而最近且警,來自哥倫比亞大學的研究者向人們展示了一種將蒸發(fā)能量加以利用的新思路,他們利用塑料薄膜和細菌芽孢礁遣,做出了可以被水分蒸發(fā)帶動的驅(qū)動裝置[1]——“細菌蒸發(fā)發(fā)動機”斑芜。

芽孢是幫助細菌度過難關的休眠體,而同時它又是一種天然的“吸濕”材料祟霍,它可以響應外界環(huán)境的濕度變化杏头,在濕度高時吸水發(fā)生膨脹盈包,在濕度低時又會縮小體積,由此產(chǎn)生的壓力變化就為從水分蒸發(fā)中轉(zhuǎn)化能量提供了可能性醇王。研究者們在他們的蒸發(fā)驅(qū)動裝置中采用了枯草芽孢桿菌呢燥,這種細菌在土壤、環(huán)境中普遍存在寓娩,且對人體無害叛氨。

電鏡下的枯草桿菌芽孢。圖片來自:http://aem.asm.org/content/79/18/5527

將這些細菌芽孢附著在微米級厚度的塑料薄膜上棘伴,就制成了驅(qū)動裝置中最基本的元件寞埠。在涂有細菌芽孢一面的帶動下,這些薄膜會隨著濕度變化而改變形狀:吸濕狀態(tài)下較為平展焊夸,而干燥時則會卷起來仁连。

如果在長長的薄膜條帶兩面交替加上細菌芽孢,則可以得到受濕度控制伸縮的“濕度驅(qū)動人工肌肉”(hygroscopy driven artificial muscles阱穗,HYDRAs)饭冬。

接下來,只要將這些“人工肌肉”元件組合起來颇象,再控制局部濕度的變化伍伤,它們就可以帶動各種驅(qū)動裝置運行了并徘。研究者們把許多薄膜組裝成輪狀遣钳,并在其中加入提供水蒸氣的潮濕表面,就做成了一個小小的“蒸發(fā)驅(qū)動引擎”麦乞。隨著潮濕表面水分的蒸發(fā)蕴茴,引擎被變形的薄膜帶動旋轉(zhuǎn),其動力可以帶動一輛0.1千克重的微型小車姐直。

除此之外倦淀,研究者們還設計了其他類型的驅(qū)動裝置,另一種裝置在底部加入水之后就可以自動開啟声畏。

把細菌芽孢做成蒸發(fā)驅(qū)動裝置或許是個相當瘋狂的想法撞叽,要想讓如此迷你的“蒸發(fā)引擎”在實際生活中派上用場也還需要不少后續(xù)研究。不過插龄,一輛由細菌芽孢和水蒸氣驅(qū)動的小車聽起來還是挺酷的愿棋,不是嗎?(編輯:窗敲雨)

文中動圖內(nèi)容均來自研究者隨論文提供的演示視頻均牢。

參考資料:

http://www.nature.com/ncomms/2015/150616/ncomms8346/full/ncomms8346.html

http://www.vox.com/2015/6/17/8796647/microbe-evaporation-clean-energy-source


http://www.guokr.com/article/440429/

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