科学家受蕨类植物孢子传播机制启发,成功研制出一种依靠蒸发产生的动力自行驱动的新型微型发动机。这种发动机仅需水和热作为动力源,为微型装置的设计提供了新的思路。
密歇根大学电子工程及计算机科学助理教授、研究组负责人Michel Maharbiz表示:“我们已经证明了这种想法的可行性。制造这些机器的关键在于它们能通过蒸发原理产生电能。”
该研究起源于博士生Ruba Borno对仿生装置的兴趣,尤其是对植物运输水分的微管道系统。在阅读关于植物的书籍时,她被蕨类植物传播孢子的机制所吸引。
Maharbiz解释道:“本质上,孢子囊就是一个微型发动机。”蕨类植物的孢子囊通过水的蒸发作用,将热能转化为动能。当孢子囊外壁细胞充满水时,孢子囊保持紧闭状态,保护内部孢子;随着水分蒸发,孢子囊最终展开,将孢子喷射出去。
研究人员使用显微镜观察蕨类植物叶片,发现在光、热或其他造成蒸发的环境下,孢子囊会打开并释放孢子。受此启发,他们决定制造相似的装置。
制造材料非常简单,研究团队使用镀硅晶片作为原料,并在其表面制作突出的“脊”。当脊之间注入水并蒸发时,表面张力会拉动脊的尖端,使原本闭合的装置完全打开。
下一步,研究团队计划在装置中增加电子部件,使其能够产生电流,预期电流大小与计算器中的太阳能电池相当。