李和昌

美國研究人員發(fā)明了一種可以利用細(xì)菌和水蒸氣驅(qū)動(dòng)的小汽車，這可是百分百采用純天然能源的發(fā)動(dòng)機(jī)！

這輛小汽車底盤放置在四個(gè)由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的輪子上?？雌饋硭坪鹾翢o特殊之處，但實(shí)際上它既不耗電，也不燒油，它利用蒸發(fā)能驅(qū)動(dòng)！

蒸發(fā)是大自然的一種基本力量。每年都有相當(dāng)于1 340億個(gè)里約奧運(yùn)會標(biāo)準(zhǔn)泳池容積的水從海洋蒸發(fā)！這一自然現(xiàn)象極為強(qiáng)勁但卻從未被人類用于產(chǎn)生能量。為什么？因?yàn)樗畯囊簯B(tài)到氣態(tài)的轉(zhuǎn)變在極為寬廣的水面上進(jìn)行，但具體到一點(diǎn)上釋放的能量太低。試想利用從湖面緩慢蒸發(fā)的水蒸氣來驅(qū)動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片，這是幾乎不可能完成的任務(wù)，這就是為什么沒有人真正對這種能源感興趣。

直到有一天，研究人員在觀測芽孢桿菌屬的孢子表面有許多皺褶時(shí)，想了解當(dāng)外界溫度、鹽度、濕度等發(fā)生變化時(shí)，其受力情況。顯微鏡觀察后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)細(xì)菌孢子吸收空氣中的水分時(shí)，它們的體積可膨脹并變得十分堅(jiān)硬。干燥時(shí)，它們會收縮并褶皺。

找到了問題的答案，故事理應(yīng)到此結(jié)束。但研究人員對孢子產(chǎn)生了興趣，他們對孢子膨脹、收縮、不知疲倦地再次膨脹的速度著迷。這種收縮、擴(kuò)張的運(yùn)動(dòng)讓人聯(lián)想到了肌肉。于是他們想到制作一臺能通過這些細(xì)菌獲取蒸發(fā)能的發(fā)動(dòng)機(jī)。但怎樣才能將這些細(xì)菌微觀尺度的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化到人類機(jī)械的宏觀尺度上呢？專攻納米技術(shù)的研究團(tuán)隊(duì)加入了進(jìn)來。

值得一試的挑戰(zhàn)！

粘貼了孢子的塑料膠帶懸掛了重物，被固定在—個(gè)圓盤上。圓盤的一半沐浴在水蒸氣里，另一半則與空氣接觸。處在干燥環(huán)境的孢子收縮并使膠帶彎曲，而處在濕潤環(huán)境中的孢子則擴(kuò)張并使膠帶平直。這些組合合力使圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)，有點(diǎn)兒類似于你將小腿從前向后擺動(dòng)即可使秋千運(yùn)動(dòng)一樣。

實(shí)際應(yīng)用：通過這些膠帶，我們可以制造以蒸發(fā)能驅(qū)動(dòng)的機(jī)械。如下圖在水槽中放置一個(gè)裝有調(diào)節(jié)板的容器。一根連接貼有孢子的膠帶彈簧控制調(diào)節(jié)板的開合。當(dāng)容器敞開時(shí)，內(nèi)部空氣較干燥：孢子收縮并牽拉膠帶，致調(diào)節(jié)板關(guān)閉； 當(dāng)調(diào)節(jié)板閉合時(shí)，水蒸氣逐漸充滿容器內(nèi)部：孢子膨脹，膠帶伸展，使調(diào)節(jié)板打開，濕潤的空氣于是被排出，由此開始新一輪循環(huán)。

永動(dòng)機(jī)？這只是個(gè)開始

研究人員計(jì)劃在一條塑料雙面膠帶的兩側(cè)粘貼數(shù)以千計(jì)的孢子。當(dāng)空氣較干燥時(shí)，孢子收縮，牽拉膠帶并使其彎曲。相反，當(dāng)空氣較濕潤時(shí)，膠帶伸展至平直位置。只需將數(shù)十條粘有孢子的膠帶平行放置就能創(chuàng)造出一種人工肌肉，每一根膠帶都類似于一根肌肉纖維！終于，研究人員在數(shù)名工程師的幫助下，設(shè)計(jì)了一臺只利用蒸發(fā)能開合調(diào)節(jié)板的小型機(jī)械。工程師將其連接至一臺發(fā)電機(jī)并成功點(diǎn)亮了一只LED燈泡。由此證明完全可以利用蒸發(fā)能發(fā)電。

初戰(zhàn)告捷后，研究團(tuán)隊(duì)又實(shí)現(xiàn)了另一壯舉：將膠帶水平方向的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，如同汽車輪子和發(fā)電站渦輪那般，不難想象他們看到設(shè)計(jì)的機(jī)器旋轉(zhuǎn)時(shí)的狂喜之情。隨后只需用傳動(dòng)皮帶將盤轂和輪子連起來即可，細(xì)菌驅(qū)動(dòng)汽車由此誕生。

這輛微型汽車有一個(gè)極大的優(yōu)點(diǎn)：它幾乎可以永不停歇地前進(jìn)，因?yàn)榧?xì)菌孢子可以在休眠狀態(tài)下生存數(shù)個(gè)世紀(jì)之久（當(dāng)細(xì)菌遇到不適宜生存的環(huán)境時(shí)就會轉(zhuǎn)化成孢子：其體表會被一層厚壁包裹，保護(hù)自己免受外界影響并進(jìn)入休眠狀態(tài)）！科學(xué)家用實(shí)例向世人證明了人類可以利用蒸發(fā)供能，未來科學(xué)家期待能在更大尺度上利用這種無形的力量。