新型薄膜制成的“半永動機”問世

　　[導讀] 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”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，科學家們正在大力開發(fā)太陽光、風力、地熱等替代化石能源的自然能源轉(zhuǎn)換和儲存技術。但對移動設備和可穿戴設備來說，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。

　　研究小組發(fā)表在《自然—材料》網(wǎng)絡版的報告稱，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)出濕度應答材料，但其屈伸反應慢，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，但在材料部分設計有吸水結(jié)構(gòu)。在制作薄膜時，讓高分子適當排列，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。薄膜可高速應答環(huán)境變化，在強光照射時高速伸縮、跳躍。

　　該成果對能量收集技術、能量轉(zhuǎn)化材料的設計具有重要意義。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