Исследователи построили устройства, использующие изменения во влажности воздуха, чтобы генерировать небольшие количества электричества, снять крошечные веса, и даже привести игрушечный автомобиль в действие. В великой схеме вещей, отловивших энергию, не свободно, но это – симпатичная штопка близко. Исследование предполагает, что испарение могло использоваться для работы множеством устройств, не требующих большого количества энергии, говорят ученые.“Это – один из первых экспериментов, которые покажут, что влажность может быть источником топлива”, говорит Альберт Шеннинг, материаловед из Технического университета Эйндховена в Нидерландах, не вовлеченный в новое исследование.
Проекты бригады, он говорит, “очень хороши и очень умны”.Все устройства полагаются на простое явление — изменение в размере бактериальных спор, поскольку они абсорбируют влажность от воздуха и затем выпускают его, заявляет руководитель группы Озгур Сахин, биофизик в Колумбийском университете. Сахин и его коллеги использовали проживание, но бездействующие споры от Бациллы subtilis, вида бактерий, обычно находимых в почве и в человеческом желудочно-кишечном тракте. Каждая спора, как правило, раздувает и затем сокращает до 6%, когда перемещено от сухого воздуха до чрезвычайно влажного воздуха и затем назад снова, говорит Сахин.
Исследователи использовали то изменяющее размер действие путем склеивания тонких слоев спор на одну сторону кривых листов полимера. Когда споры раздулись, та сторона листа полимера удлинила — который в свою очередь заставил кривой лист несколько исправляться. Протяжение и заключение контракта этих покрытых спорой листов полимера являются движущей силой для устройств бригады.
Изменение в размере 6% может не зондировать это впечатляющее. Но когда исследователи натянули вместе серию этих листов полимера, “искусственные мышцы”, они создали увеличенный в четыре раза в длине, когда относительная влажность изменилась от ниже 30% больше чем к 80%, бригада сообщает сегодня по своей природе о Коммуникациях.Чем более толстый слой споры, тем дольше это взяло бы для мышц для реакции на изменения во влажности. Так, для проверки, их искусственные мышцы были быстрым действием, исследователи использовали слои споры, которые были чрезвычайно тонкими — не больше, чем 3 микрометра толщиной, или приблизительно 5 спор глубоко в среднем, говорит Сахин.
Испытания показали, что устройства могли реагировать на изменения влажности в течение 3 секунд, отмечает он.Испытания также показали, что покрытые спорой полосы полимера могли расшириться и сжаться больше чем для 1 миллиона циклов с небольшим изменением в их диапазоне движения.
Другие испытания показали, что полосы, когда они сжались, могли снять больше чем 50 раз свой собственный вес (видео). Но они делали настолько более медленно, чем мышца животного будет, таким образом, энергия, которую они произвели — т.е. их уровень энергетической продуктивности — была соответственно низкой.
Тем не менее, бригада использовала изменения во влажности для выполнения фактической работы. В одном устройстве назад и вперед движение, которое улучшает одна искусственная мышца, приостановленная выше участка размера почтовой марки воды, обеспечило достаточно электроэнергии осветить светодиод.
В другом, расширении мышц на одной стороне подобного колесу обозрения устройства (откуда воздух был увлажнен испарением влажного бумажного полотенца), но не другой вызванный неустойчивость, заставившая колесо вращаться (видео). Бригада использовала движение подобного колеса привести 100-граммовый игрушечный автомобиль в действие (видео).“Это забавные демонстрации, но они доказывают принцип”, говорит Питер Фрэцл, материаловед из Макс.
Планка Института Коллоидов и Интерфейсов в Потсдаме, Германия, кто не был связан с работой. Исследователи постоянно ищут энергоисточники, даже если они являются маленькими, отмечает он. “Это целесообразно использовать эти градиенты [во влажности], потому что они везде, и они свободны”.
Результатами бригады является хорошая концептуальная отправная точка, говорит Джордж Уайтсайдс, химик в Гарвардском университете. Такие устройства, в теории, могли генерировать достаточно электричества для управления несколькими транзисторами, добавляет он. “Но это все еще будет некоторое время, прежде чем эти вещи находятся в ванне каждого ребенка”.