李和昌

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

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

蒸發(fā)是大自然的一種基本力量。每年都有相當于1 340億個里約奧運會標準泳池容積的水從海洋蒸發(fā)！這一自然現(xiàn)象極為強勁但卻從未被人類用于產(chǎn)生能量。為什么？因為水從液態(tài)到氣態(tài)的轉(zhuǎn)變在極為寬廣的水面上進行，但具體到一點上釋放的能量太低。試想利用從湖面緩慢蒸發(fā)的水蒸氣來驅(qū)動風(fēng)力發(fā)電機的葉片，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，想了解當外界溫度、鹽度、濕度等發(fā)生變化時，其受力情況。顯微鏡觀察后發(fā)現(xiàn)，當細菌孢子吸收空氣中的水分時，它們的體積可膨脹并變得十分堅硬。干燥時，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、擴張的運動讓人聯(lián)想到了肌肉。于是他們想到制作一臺能通過這些細菌獲取蒸發(fā)能的發(fā)動機。但怎樣才能將這些細菌微觀尺度的往復(fù)運動轉(zhuǎn)化到人類機械的宏觀尺度上呢？專攻納米技術(shù)的研究團隊加入了進來。

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)境中的孢子則擴張并使膠帶平直。這些組合合力使圓盤轉(zhuǎn)動，有點兒類似于你將小腿從前向后擺動即可使秋千運動一樣。

實際應(yīng)用：通過這些膠帶，我們可以制造以蒸發(fā)能驅(qū)動的機械。如下圖在水槽中放置一個裝有調(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。當容器敞開時，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； 當調(diào)節(jié)板閉合時，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)。

永動機？這只是個開始

研究人員計劃在一條塑料雙面膠帶的兩側(cè)粘貼數(shù)以千計的孢子。當空氣較干燥時，孢子收縮，牽拉膠帶并使其彎曲。相反，當空氣較濕潤時，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)計了一臺只利用蒸發(fā)能開合調(diào)節(jié)板的小型機械。工程師將其連接至一臺發(fā)電機并成功點亮了一只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，研究團隊又實現(xiàn)了另一壯舉：將膠帶水平方向的運動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運動，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)計的機器旋轉(zhuǎn)時的狂喜之情。隨后只需用傳動皮帶將盤轂和輪子連起來即可，細菌驅(qū)動汽車由此誕生。

這輛微型汽車有一個極大的優(yōu)點：它幾乎可以永不停歇地前進，因為細菌孢子可以在休眠狀態(tài)下生存數(shù)個世紀之久（當細菌遇到不適宜生存的環(huán)境時就會轉(zhuǎn)化成孢子：其體表會被一層厚壁包裹，保護自己免受外界影響并進入休眠狀態(tài)）！科學(xué)家用實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。