日本研製出以濕度變化為動力的「半永動機」

日本理化研究所宣布，該所相田卓三教授聯合東京大學的同行日前開發出以環境中濕度波動為能源的半永久性驅動薄膜傳動器。

為實現社會可持續性發展，科學家們正在大力開發太陽光、風力、地熱等替代化石能源的自然能源轉換和儲存技術。但對移動設備和可穿戴設備來說，開發出不需插座充電且輕量小巧的動力源極為重要。為實現這種動力源，需要開發出使用者身邊的能量收集技術。

研究小組發表在《自然-材料》網路版的報告稱，他們開發的薄膜傳動器能感知微小濕度變化並半永久性工作。這種薄膜能夠根據水分吸收量的變化伸縮，感應濕度變化。此次開發的薄膜能利用很小的濕度變化做出大且高速的伸縮運動，能感知一般濕度計無法探測的微小濕度變化，從而將局部濕度變化高效轉化為動能。這種薄膜甚至能將影響水分吸收的光和熱等環境波動轉化為能量。

雖然此前有報告開發出濕度應答材料，但其屈伸反應慢，且需要非常高的濕度條件，在通常環境下無法轉化為動能。研究小組使用了不吸收水分的高分子材料薄膜，但在材料部分設計有吸水結構。在製作薄膜時，讓高分子適當排列，實現了吸收極少水分即可做大尺度伸縮運動。研究小組將一部分薄膜鍍金，用水滴周圍發生的濕度波動作為驅動力，成功開發出單方向運動傳動器。薄膜可高速應答環境變化，在強光照射時高速伸縮、跳躍。

該成果對能量收集技術、能量轉化材料的設計具有重要意義。由於實現了薄膜運動能高效轉化電能，具有實際利用價值。

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