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Tendenze scientifiche: L’acqua in evaporazione muove una macchinina

Il processo di evaporazione nasconde un’“energia” che finora non è stata sfruttata, come hanno recentemente dimostrato i ricercatori della Columbia University negli Stati Uniti.
Tendenze scientifiche: L’acqua in evaporazione muove una macchinina
Guidato da Ozgur Sahin, un team della Columbia University ha sviluppato una macchinina in miniatura che sfrutta l’energia dell’evaporazione per muoversi, nonché un generatore a evaporazione che alimenta una torcia LED.

Lo studio, pubblicato questa settimana su Nature Communications, spiega i particolari del motore sviluppato dal team che parte e funziona automaticamente quando posto su “interfacce aria-acqua”. Secondo l’abstract, “Hanno prodotto un movimento lineare rotativo simile al pistone, utilizzando muscoli artificiali su base biologica appositamente progettati sensibili ai flussi di umidità.” Utilizzando questi motori, il team ha dimostrato un generatore elettrico basato sull’acqua che raccoglie l’evaporazione per alimentare una fonte luminosa e una macchinina in miniatura (che pesa 0,1 kg) che avanza quando evapora l’acqua in essa contenuta.

The Guardian cita il leader dello studio Sahin, che ha fatto notare che i motori sono economici e possono trarre energia dall’acqua che evapora continuamente dalla superficie dei laghi e degli oceani: “L’acqua vuole evaporare. Desidera evaporare. Se si bagna una superficie, si asciugherà, è un fenomeno naturale. Noi abbiamo solo trovato un modo di trasformare tale desiderio in un’azione utile.”

Alla base della ricerca c’è il lavoro che Sahin aveva precedentemente svolto sul batterio Bacillus, un microrganismo comunemente presente nel suolo. In condizioni di umidità le spore assorbono l’acqua dall’aria, espandendo il proprio volume del 40 per cento. In condizioni di siccità, il processo si inverte. Sahin ha dedotto che l’espansione e la contrazione delle spore possono agire come un muscolo, spingendo e tirando altri oggetti: “Abbiamo notato che potevamo sfruttare il movimento delle sporte e convertirlo in energia elettrica.” Ed è proprio questo che il team ha fatto con questi due motori.

The Guardian spiega in dettaglio la costruzione di uno dei due motori: “Per costruire una delle due macchine – un motore a pistone galleggiante – Sahin e colleghi hanno incollato una serie di spore su ciascun lato di un sottile nastro di plastica. Le spore sono state disposte in modo tale che quelle di un lato coprissero i vuoti tra le spore dell’altro lato.”

“Quando il nastro viene esposto all’aria secca, le spore si ritirano e il nastro si ritrae come un elastico. Nell’aria umida, il nastro si espande in quanto la contrazione viene allentata. Ne risulta un muscolo artificiale alimentato dalla differenza di umiditaà. Gli scienziati li chiamano muscoli artificiali azionati a igroscopia (hydra).”

Peter Fratzl, uno scienziato dei materiali dell’Istituto Max Planck per i colloidi e le interfacce, a Potsdam in Germania, ha espresso un suo commento sulla ricerca nella rivista Science, “Sono dimostrazioni divertenti, che tuttavia dimostrano il principio. I ricercatori sono costantemente alla ricerca di fonti di energia, seppure piccole. A mio avviso ha senso usare questi gradienti [di umidità], perché sono ovunque e sono gratuiti.”

I ricercatori auspicano che i motori azionati a evaporazione possano trovare applicazione nell’alimentazione di sistemi robotici, sensori, dispositivi e macchine che funzionano nell’ambiente naturale.

Per ulteriori informazioni, visitare:
http://www.nature.com/ncomms/2015/150616/ncomms8346/full/ncomms8346.html

Fonte: Sulla base di uno studio pubblicato su Nature Communications e segnalazioni dei media.

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  • Stati Uniti