受光合作用——植物將陽光轉(zhuǎn)化為有機物這一過程的啟發(fā)，劍橋大學的研究人員設計了一種超薄、柔性裝置，可以用來產(chǎn)生可持續(xù)的汽油替代品。由于這種低成本的自動裝置很輕，可漂浮于水面，而不需要占用陸地空間。在劍河附近對這種輕質(zhì)人造樹葉進行的戶外測試表明，它們可以像植物葉子一樣有效地將陽光轉(zhuǎn)化為燃料。這種在水中生產(chǎn)清潔燃料的裝置尚屬首次出現(xiàn)，如果規(guī)模化生產(chǎn)，人造樹葉可以在受污染的水道、港口甚至海上使用，有助于減少全球航運業(yè)對化石燃料的依賴。研究結果發(fā)表在《Nature》雜志上。

近年來，劍橋大學Erwin Reisner教授的研究小組一直致力于船運減排，他們基于光合作用的原理，開發(fā)出可持續(xù)的汽油解決方案。2019年，他們開發(fā)了一種人造樹葉，可利用陽光、二氧化碳和水制造合成氣，合成氣是生產(chǎn)許多化學品和藥品的關鍵中間體。早期的原型裝置是將兩個光吸收器與合適的催化劑裝在一起產(chǎn)生燃料，但采用厚玻璃和防水涂層的裝置過于笨重。雖然人造樹葉可以大大降低可持續(xù)燃料生產(chǎn)的成本，但由于它們很重且易碎，很難大規(guī)模生產(chǎn)和運輸。

該研究的負責人萊斯納表示，如果能把這些材料做得足夠輕，能夠漂浮起來，就會為這種人造樹葉的使用開辟出全新的領域。研究人員面臨的挑戰(zhàn)是如何將光吸收劑沉積在輕質(zhì)基底上，并防止被水浸泡。為了應對這些挑戰(zhàn)，該團隊將薄膜金屬氧化物材料(鈣鈦礦)涂覆在柔性塑料和金屬箔上，裝置用微米厚的防水碳層進行覆蓋，防止水造成破壞。他們最終研制出的裝置不僅能工作，而且看起來像真的樹葉。研究表明，人造樹葉融合了現(xiàn)代制造技術，是太陽能燃料生產(chǎn)自動化和規(guī)模化的初步體現(xiàn)。這些葉子結合了大多數(shù)太陽能燃料技術的優(yōu)點，實現(xiàn)了粉末懸浮液的輕量化和有線系統(tǒng)的高性能。對新型人造樹葉的測試表明，它可以將水分解為氫和氧，或?qū)⒁谎趸歼€原為合成氣。雖然在商業(yè)化應用之前還需要進一步改進，但研究人員表示，這一進展為他們的工作開辟了全新的道路。

[靳愛民摘譯自ScienceDaily，2022-08-17]