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      科學(xué)家模擬細(xì)菌驅(qū)動(dòng)的風(fēng)電場(chǎng)
      
			
      
				2019-01-18 11:45:46
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      來自牛津大學(xué)的一組科學(xué)家展示了如何利用細(xì)菌的自然運(yùn)動(dòng)來組裝和驅(qū)動(dòng)微觀“風(fēng)電場(chǎng)” - 或其他人造微機(jī)械，如智能手機(jī)組件。該研究發(fā)表在“ 科學(xué)進(jìn)展 ”雜志上，該研究使用計(jì)算機(jī)模擬來證明細(xì)菌等致密活性物質(zhì)的混亂蜂擁效應(yīng)可以組織成轉(zhuǎn)動(dòng)圓柱形轉(zhuǎn)子并提供穩(wěn)定的電源。研究人員表示，這些生物驅(qū)動(dòng)的發(fā)電廠有朝一日可能成為自組裝和自供電的微型人造設(shè)備的微觀引擎 - 從光學(xué)開關(guān)到智能手機(jī)麥克風(fēng)。
      

      科學(xué)家模擬細(xì)菌驅(qū)動(dòng)的風(fēng)電場(chǎng)
      

      共同作者，來自牛津大學(xué)物理系的Tyler Shendruk博士說：“社會(huì)的許多能源挑戰(zhàn)都是千兆瓦級(jí)的，但有些是完全微觀的。微機(jī)械產(chǎn)生微量電力的一種可能方法可能是收獲它直接來自生物系統(tǒng)，如細(xì)菌懸浮液。“
      

      致密的細(xì)菌懸浮液是自發(fā)流動(dòng)的活性液體的典型例子。雖然游泳細(xì)菌能夠蜂擁并驅(qū)動(dòng)紊亂的生命流，但它們通常太混亂而無法從中提取任何有用的能量。
      

      但是當(dāng)牛津團(tuán)隊(duì)將64個(gè)對(duì)稱微型電動(dòng)機(jī)的晶格浸入這種活性液體中時(shí)，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)細(xì)菌自發(fā)組織起來，使相鄰的轉(zhuǎn)子開始向相反的方向旋轉(zhuǎn) - 這是一種簡單的結(jié)構(gòu)組織，讓人想起風(fēng)電場(chǎng)。
      

      Shendruk博士補(bǔ)充說：“令人驚奇的是，我們沒有預(yù)先設(shè)計(jì)微型齒輪形渦輪機(jī)。轉(zhuǎn)子只是自組裝成一種細(xì)菌風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)。“當(dāng)我們?cè)诩?xì)菌湍流中使用單個(gè)轉(zhuǎn)子進(jìn)行模擬時(shí)，它就會(huì)被隨機(jī)踢出。但是當(dāng)我們?cè)诨铙w液體中放置一系列轉(zhuǎn)子時(shí)，它們突然形成一個(gè)規(guī)則的模式，相鄰的轉(zhuǎn)子在相反的方向旋轉(zhuǎn)。 “
      

      共同作者，來自牛津大學(xué)物理系的Amin Doostmohammadi博士說：“從這些生物系統(tǒng)中獲得甚至少量機(jī)械功的能力是有價(jià)值的，因?yàn)樗鼈儾恍枰斎牍β什⑹褂脙?nèi)部生化過程來移動(dòng)。“在微觀尺度上，我們的模擬表明，生物組件產(chǎn)生的流動(dòng)能夠以一種方式重新組織，從而產(chǎn)生持續(xù)的機(jī)械動(dòng)力來旋轉(zhuǎn)一系列微電機(jī)。”
      

      資深作者，來自牛津大學(xué)物理系的Julia Yeomans教授補(bǔ)充道：“大自然在創(chuàng)造微型發(fā)動(dòng)機(jī)方面非常出色，如果我們能夠理解如何利用類似的設(shè)計(jì)，那么潛力巨大。”
      
			

			
        
      
			
      
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