Ученые создали игрушечную машинку, которая работает на энергии водяного пара. Новая машинка, использующая возобновляемые источники энергии, может стать прообразом более крупных устройств в будущем.
«Испарение — фундаментальная сила природы, — сказал Озгюр Шахин, один из исследователей, в пресс-релизе. — Она повсюду и сильнее других сил, таких как ветер и волны».
Ранее исследователи отмечали, что, когда бактериальные споры сжимаются и расширяются при изменении влажности, они могут с силой толкать и тянуть другие объекты. В пересчёте на вес они содержат больше энергии, чем другие материалы, используемые в инженерии для перемещения объектов. Опираясь на эти результаты, учёные решили проверить, можно ли создать реальные устройства, которые будут работать за счёт этой энергии.
Чтобы создать плавающий двигатель с поршневым приводом, исследователи сначала приклеили споры с обеих сторон тонкой двусторонней пластиковой ленты, похожей на ту, что используется в кассетных магнитофонах, создав пунктирную линию из спор. Затем они проделали то же самое с противоположной стороной ленты, но сдвинули линию так, чтобы штрихи на одной стороне перекрывали пробелы на другой.
Когда сухой воздух сжимает споры, покрытые спорами участки изгибаются. Из-за этого лента из прямой становится волнистой и укорачивается. Если один или оба конца ленты закреплены, она тянет за собой то, к чему прикреплена. Когда воздух влажный, лента растягивается.
Исследователи разместили десятки таких лент рядом друг с другом, создав более прочную искусственную мышцу, которую затем поместили в плавающий пластиковый контейнер с заслонками. Внутри контейнера испаряющаяся вода повышала влажность воздуха. Из-за влажности мышца удлинялась, открывая заслонки и позволяя воздуху высыхать. Когда влажность снижалась, споры уменьшались в размере, а ленты сжимались, снова закрывая заслонки и повышая влажность.
Исследователи использовали этот небольшой двигатель для питания игрушечной машинки и даже лампочки. Этот двигатель, известный как «Влаговая мельница», потенциально можно усовершенствовать, чтобы он вырабатывал больше энергии, чем ветряная мельница.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.