Может ли влажность стать еще одним возобновляемым источником энергии?
Доктор Озгур Сахин (Ozgur Sahin) считает, что испарение воды является крупнейшим природным источником энергии. Пытаясь продемонстрировать возможности этого пока неизвестного источника, Сахин и другие исследователи создали прототип электрического генератора с резиновыми слоями, которые приходят в движение в ответ на изменение влажности благодаря покрытию из спор бактерий. В своем исследовании за 2012 год, опубликованном в журнале Journal of the Royal Society Interface, команда исследователей в составе Сахина, доктора наук Л. Махадевана (L. Mahadevan), члена междисциплинарного факультета Института Висса (США), и доктора наук Адама Дрикса (Adam Driks), профессора в области микробиологии и иммунологии из Медицинской школы Чикагского университета Лойолы (США), объяснила, как почвенные бактерии, называемые Bacillus subtilis, высыхают и становятся твердыми, сморщенными, спящими спорами. Эти споры практически полностью восстанавливают форму при воздействии на них водой.
Благодаря их способности к обратному сжиманию исследователи догадались, что споры, должно быть, сохраняли энергию. Пытаясь измерить энергию спор, Сахин покрыл маленькую гибкую силиконовую пластину раствором, содержащим споры, предполагая, что он сможет измерить возникающую от влажности силу при помощи специально настроенного атомно-силового микроскопа. К его удивлению, еще до того, как он поместил пластину под микроскоп, Сахин увидел, что пластина изгибается и выпрямляется в ответ на едва заметные изменения влажности от его дыхания.
«Я понял, что эти изменения были вызваны огромной силой», - сказал Сахин.
И это действительно так. Сахин выяснил, что гибкая, покрытая спорами пластина может генерировать силу, которая в 1000 раз превышает силу человеческой мышцы, при этом повышение влажности можно сравнить с переходом от теплой солнечной погоды к влажной и туманной. Сила в десять раз превышает показатели материалов, которые сейчас используются для создания приводов.
Сахин оценил, что смачивание 0,45 кг сухих спор приведет к образованию силы, достаточной для подъема машины на высоту до 1 метра. Протестировав силиконовую, резиновую, пластмассовую и адгезивную пластины, Сахин остановился на резине как на самом перспективном материале для создания приводов с покрытием спорами. Используя кубики Лего, миниатюрный фен, магнит и кантилевер, покрытый спорами, он построил простой генератор, работающий на энергии влажности и создающий электричество посредством вращения магнита, вызванного движением кантилевера вперед и назад в ответ на изменение уровня влажности.
Несмотря на то, что прототип использует лишь незначительную часть энергии испарения, Сахин отмечает, что эффективность может быть повышена посредством повышения эластичности и твердости спор методами генной инженерии. На самом деле, в более ранних экспериментах было доказано, что созданная Дриксом мутантная линия бактерий способна сохранять в два раза больше энергии по сравнению с нормальными организмами.
Исследователи полагают, что когда-нибудь эта технология позволит создать электрические генераторы, работающие на энергии влажности, появляющейся при нагреве солнцем прудов или бухт.
«Количество поступающей энергии солнца и ветра значительно изменяется, когда солнце не светит и ветер не дует, и мы не располагаем средствами для долгосрочного хранения и доставки такой энергии соответствующим системам, - говорит Дон Ингбер (Don Ingber), директор-учредитель Института Висса, доктор наук и доктор медицины. – Если изменение влажности сможет обеспечить генерирование электричества ночью и днем при помощи увеличенной версии такого генератора, у человечества будет новый источник тепловой энергии, в котором оно так нуждается».
Команда, в которую входит также Си Чэнь (Xi Chen), научный сотрудник Колумбийского Университета (США), проводящий исследование после защиты докторской степени, опубликовала свое исследование в журнале Nature Nanotechnology.
По материалам Gizmag.
Иван Штепа nauka21vek.ru