Skip to main content

Article Category

Wiadomości

Article available in the folowing languages:

Wyznaczanie trendów w nauce: Parująca woda zasila minisamochód

Proces parowania ma ukrytą „moc”, której dotąd nie docenialiśmy, co zademonstrowali naukowcy z Uniwersytetu Columbia w USA.

Zespół z Uniwersytetu Columbia, pracujący pod kierunkiem Ozgura Sahina, opracował miniaturowy samochód, który wykorzystuje energię parowania jako napęd oraz generator zasilany parowaniem do migaczy LED. Raport z badań, opublikowany w tym tygodniu w »Nature Communications«, szczegółowo opisuje zbudowane przez zespół silniki, które uruchamiają się i pracują autonomicznie, kiedy znajdą się na granicy faz powietrze-woda. Jak czytamy w abstrakcie: „Wytwarzają ruch rotacyjny i linearny przypominający pracę tłoka za pomocą specjalnie zaprojektowanych sztucznych mięśni, które reagują na wahania wilgotności”. Silniki posłużyły zespołowi do zademonstrowania prądnicy, która unosi się na wodzie i pochłania jej parowanie w celu zasilania źródła światła, oraz miniaturowego samochodu (o wadze 0,1 kg), który porusza się do przodu wraz z parowaniem wody w jego wnętrzu. »The Guardian« cytuje wypowiedź kierownika badań Sahina, który zauważył, że silniki są tanie i mogą czerpać energię z wody, w czasie jej nieustannego odparowywania z powierzchni jezior i mórz: „Woda chce parować. Pragnie parować. Po zmoczeniu powierzchnia wysycha, taki jest naturalny bieg rzeczy. Nasza praca polegała na przekształceniu tego pragnienia w użyteczną pracę”. Podwaliny pod badania położyły wcześniej przeprowadzone przez Sahina prace nad laseczkami – mikroorganizmami powszechnie występującymi w glebie. Kiedy panuje wilgoć zarodniki chłoną ją z powietrza, zwiększając swoją objętość nawet o 40%. W suchych warunkach proces się odwraca. Sahin wydedukował, że rozszerzanie się i kurczenie zarodników może działać jak mięsień, popychając i przyciągając obiekty: „Stwierdziliśmy, że moglibyśmy wykorzystać ruch zarodników i przekształcić go na energię elektryczną”. I to właśnie zrobił zespół w przypadku tych dwóch nowych silników. »The Guardian« podaje szczegóły konstrukcyjne jednego z tych silników: „Aby jedna z tych maszyn stała się pływającym tłokiem, Sahin wraz z kolegami przykleił linię zarodników do obydwu stron cienkiej taśmy z tworzywa sztucznego. Zarodniki zostały ułożone w odstępach w taki sposób, aby te znajdujące się z jednej strony zachodziły na te po drugiej stronie z zachowaniem luk między nimi”. „Kiedy taśma jest wystawiona na działanie suchego powietrza, zarodniki kurczą się i taśma cofa się jak sprężyna. W wilgotnym powietrzu taśma rozszerza się wraz z rozluźnianiem się skurczu. Uzyskiwany efekt to sztuczny mięsień napędzany różnicami w wilgotności. Naukowcy nazywają je higroskopijnie zasilanymi sztucznymi mięśniami, albo po prostu hydrami”. Peter Fratzl, materiałoznawca z Instytutu Układów Koloidalnych i Powierzchni Międzyfazowych im. Maxa Plancka w Poczdamie, Niemcy, tak skomentował w magazynie »Science« wyniki badań: „To zabawne demonstracje, które jednak dowodzą działania zasady. Naukowcy ustawicznie poszukują źródeł energii, nawet tych niewielkich. Zasadnym jest wykorzystywanie tych gradientów [wilgoci], ponieważ są wszędzie i do tego za darmo”. Naukowcy mają nadzieję, że silniki napędzane parowaniem znajdą zastosowanie w zasilaniu systemów robotycznych, czujników, urządzeń i maszyn, które funkcjonują w środowisku naturalnym. Więcej informacji: http://www.nature.com/ncomms/2015/150616/ncomms8346/full/ncomms8346.html

Kraje

Stany Zjednoczone