蒸发是自然界无处不在的现象,它也伴随着能量的流动,但人们却很少会去考虑如何将蒸发当中的能量利用起来。而最近,来自哥伦比亚大学的研究者向人们展示了
一种将蒸发能量加以利用的新思路,他们利用塑料薄膜和细菌芽孢,做出了可以被水分蒸发带动的驱动装置——“细菌蒸发发动机”。 芽孢是帮助细菌度过难关的休眠体,而同时它又是一种天然的“吸湿”材料,它可以响应外界环境的湿度变化,在湿度高时吸水发生膨胀,在湿度低时又会缩小体 积,由此产生的压力变化就为从水分蒸发中转化能量提供了可能性。研究者们在他们的蒸发驱动装置中采用了枯草芽孢杆菌,这种细菌在土壤、环境中普遍存在,且 对人体无害。 将这些细菌芽孢附着在微米级厚度的塑料薄膜上,就制成了驱动装置中最基本的元件。在涂有细菌芽孢一面的带动下,这些薄膜会随着湿度变化而改变形状:吸湿状态下较为平展,而干燥时则会卷起来。 如果在长长的薄膜条带两面交替加上细菌芽孢,则可以得到受湿度控制伸缩的“湿度驱动人工肌肉”(hygroscopy driven artificial muscles,HYDRAs)。 接下来,只要将这些“人工肌肉”元件组合起来,再控制局部湿度的变化,它们就可以带动各种驱动装置运行了。研究者们把许多薄膜组装成轮状,并在其中加入提 供水蒸气的潮湿表面,就做成了一个小小的“蒸发驱动引擎”。随着潮湿表面水分的蒸发,引擎被变形的薄膜带动旋转,其动力可以带动一辆0.1千克重的微型小 车。 除此之外,研究者们还设计了其他类型的驱动装置,另一种装置在底部加入水之后就可以自动开启。 把细菌芽孢做成蒸发驱动装置或许是个相当疯狂的想法,要想让如此迷你的“蒸发引擎”在实际生活中派上用场也还需要不少后续研究。不过,一辆由细菌芽孢和水蒸气驱动的小车听起来还是挺酷的,不是吗? |