Sztuczny mięsień na wodę

[KopalniaWiedzy.pl 357]

Naukowcy z MIT-u opracowali nowy film polimerowy, który generuje prąd, bazując na parze wodnej.

Po wchłonięciu niewielkich ilości wilgoci materiał zmienia kształt. Gdy woda odparowuje, fragment powierzchni powraca do pierwotnego kształtu, ale zawija się inny, przez co błona można się turlać po powierzchni w tę i we w tę jak fikająca rolka. Amerykanie uważają, że wykorzystując ten ruch, można by napędzać kończyny robotów czy zasilać mikro- i nanourzędzenia. Trzeba przyznać, że to świetna alternatywa dla często wymienianych baterii.

Jesteśmy bardzo podekscytowani [możliwościami] nowego materiału. Spodziewamy się, że gdy osiągniemy większą wydajność w przekształcaniu energii mechanicznej w elektryczną, wynalazek znajdzie szersze zastosowanie - podkreśla prof. Robert Koch.

Błonę uzyskano z połączenia 2 polimerów: polipirolu (PPy) i poliolu boranu. PPy tworzy macierz, a żelowaty poliol boranu absorbuje wodę. Zespół z MIT-u podkreśla, że próbując uzyskać filmy reagujące na wilgoć, dotąd naukowcy korzystali wyłącznie z polipirolu. Stosując 2 różne polimery, można [jednak] uzyskać dużo większe przesunięcie [zmianę konformacji], a więc większe siły - twierdzi dr Liang Guo.

Kiedy 20-mikrometrowy film spoczywa na zawilgoconej powierzchni, dolna warstwa wchłania parę, sprawiając, że błona zaczyna odstawać. Kiedy spodnia warstwa wejdzie w kontakt z powietrzem, szybko uwalnia wilgoć, "sztuczny mięsień" zagina się ku przodowi i zaczyna się ruch w drugą stronę. Powtarzający się cykl pozwala przekształcić chemiczną energię gradientu wody w energię mechaniczną. Wynalazek bazuje więc na gradiencie wilgoci - różnicy potencjalnej energii chemicznej między regionami mokrymi i suchymi.

Amerykanie wykazali, że 25-mg błona może unieść szkiełko podstawowe 380-krotnie cięższe od siebie samej lub przetransportować srebrne przewody, których waga 10-krotnie przewyższa jej własną. Nie potrzebuje dużych ilości wody. Wystarczy odrobina - podkreśla dr Mingming Ma.

Przy materiałach reagujących na zmiany temperatury czy kwasowości trzeba było manipulować parametrami otoczenia. Tutaj wszystko dzieje się samo. W dodatku sztuczny mięsień sprawdza się nie tylko jako urządzenie wykonawcze, ale i generator.

Zachwycając się potencjałem swego wynalazku, badacze z MIT-u ujawnili, że energię mechaniczną można by także konwertować w elektryczność, łącząc polimerowy film z piezoelektrykiem. Za pomocą takiego systemu dałoby się uzyskać moc rzędu 5,6 nanowata. Później wystarczyłoby dodać kondensator i gotowe...