蕨类植物为蒸发驱动的微型发动机提供了模型

2020-09-11 1038蕨类

蕨类植物为蒸发驱动的微型发动机提供了模型。科学家们希望用蕨类植物创造一种新的能量清除装置,利用蒸发的力量来移动自己——这种材料可以提供一种方法,只需水或热就可以为微型和纳米设备提供动力。

“我们已经证明了这个想法是可行的,”Michel Maharbiz说,他是电气工程和计算机科学的助理教授,也是制造这种装置的小组的主要研究员如果你建造这些东西,它们就会移动。关键是要证明你能从中发电。”

研究背景

通常情况下,这项研究是在博士生鲁巴·博诺(Ruba Borno)完全在探索另一个想法时开始的。博尔诺对模仿生物装置很感兴趣,特别是植物用来输送水的微通道,所以马哈比兹给了她一本关于植物的书。

但书中的另一件事引起了她的注意——关于蕨类植物如何传播孢子的部分。

“它本质上是一个微执行器,”马哈比兹说,这意味着蕨类植物孢子囊将一种形式的能量转化为运动,在这种情况下,热量通过水的蒸发转化为运动。当孢子囊外壁的细胞被水淹没时,孢子囊像拳头一样紧闭着,将孢子安全地储存在里面。但当外壁的水分蒸发时,会导致孢子囊展开并将孢子喷射到环境中。

研究内容

研究人员在显微镜下检查了一些蕨类植物的叶子。他们发现,当暴露在光或热或任何蒸发诱导事件,孢子囊打开并释放孢子。

蕨类植物为蒸发驱动的微型发动机提供了模型,马哈比兹说:“一旦我们看到这一点,我们就想,‘哦,我们必须建造它。’

蕨类植物为蒸发驱动的微型发动机提供了模型

制造这种材料的方法很简单。硅片上涂有硅树脂,然后用光照射,形成图案。残余图案被去除,并用于设备。它像一个弯曲的脊柱,肋骨从脊柱向外扇形。

博尔诺说,为了让这个装置移动,他们在肋骨之间的空间里加载水,当水蒸发时,水的表面张力会拉着肋骨的尖端,使尖端互相移动,使装置的脊椎变得挺直。通过这种方式,关闭的设备会打开并移动。

他们计划在装置中添加电气元件,试图发电。他们预测,该设备将能够产生与其他清除设备相同的电量,比如计算器中的太阳能电池。

Borno说,理想的应用是为遥感器供电,而不可能定期更换电池。

引用

University of Michigan. "Ferns Provide Model For Tiny Motors Powered By Evaporation." ScienceDaily. ScienceDaily, 15 September 2006. www.sciencedaily.com/releases/2006/09/060914154735.htm.

上一篇下一篇