新型薄膜制成的“半永動機(jī)”問世

[導(dǎo)讀] 日本理化研究所宣布,該所相田卓三教授聯(lián)合東京大學(xué)的同行日前開發(fā)出以環(huán)境中濕度波動為能源的半永久性驅(qū)動薄膜傳動器。

以微小濕度變化為動力

新型薄膜制成的“半永動機(jī)”問世

科技日報東京7月21日電 （記者陳超）日本理化研究所宣布，該所相田卓三教授聯(lián)合東京大學(xué)的同行日前開發(fā)出以環(huán)境中濕度波動為能源的半永久性驅(qū)動薄膜傳動器。

為實現(xiàn)社會可持續(xù)性發(fā)展，科學(xué)家們正在大力開發(fā)太陽光、風(fēng)力、地?zé)岬忍娲茉吹淖匀荒茉崔D(zhuǎn)換和儲存技術(shù)。但對移動設(shè)備和可穿戴設(shè)備來說，開發(fā)出不需插座充電且輕量小巧的動力源極為重要。為實現(xiàn)這種動力源，需要開發(fā)出使用者身邊的能量收集技術(shù)。

研究小組發(fā)表在《自然—材料》網(wǎng)絡(luò)版的報告稱，他們開發(fā)的薄膜傳動器能感知微小濕度變化并半永久性工作。這種薄膜能夠根據(jù)水分吸收量的變化伸縮，感應(yīng)濕度變化。此次開發(fā)的薄膜能利用很小的濕度變化做出大且高速的伸縮運動，能感知一般濕度計無法探測的微小濕度變化，從而將局部濕度變化高效轉(zhuǎn)化為動能。這種薄膜甚至能將影響水分吸收的光和熱等環(huán)境波動轉(zhuǎn)化為能量。

雖然此前有報告開發(fā)出濕度應(yīng)答材料，但其屈伸反應(yīng)慢，且需要非常高的濕度條件，在通常環(huán)境下無法轉(zhuǎn)化為動能。研究小組使用了不吸收水分的高分子材料薄膜，但在材料部分設(shè)計有吸水結(jié)構(gòu)。在制作薄膜時，讓高分子適當(dāng)排列，實現(xiàn)了吸收極少水分即可做大尺度伸縮運動。研究小組將一部分薄膜鍍金，用水滴周圍發(fā)生的濕度波動作為驅(qū)動力，成功開發(fā)出單方向運動傳動器。薄膜可高速應(yīng)答環(huán)境變化，在強(qiáng)光照射時高速伸縮、跳躍。

　　該成果對能量收集技術(shù)、能量轉(zhuǎn)化材料的設(shè)計具有重要意義。由于實現(xiàn)了薄膜運動能高效轉(zhuǎn)化電能，具有實際利用價值。 

陳超