據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)11月8日?qǐng)?bào)道,最近,英國(guó)西英格蘭大學(xué)和布里斯托爾大學(xué)研究人員利用一種叫做“形狀記憶合金”的智能材料,開發(fā)出一種“人造心臟”設(shè)備,能把人體排泄物――尿液泵入到未來(lái)生態(tài)機(jī)器人(EcoBot)的“發(fā)動(dòng)機(jī)艙”,作為這種自供機(jī)器人發(fā)電用的原料。相關(guān)論文發(fā)表在最近的英國(guó)《生物靈感與仿生學(xué)》雜志上。
EcoBot是一種靠收集廢物轉(zhuǎn)化為電能,就能完全自動(dòng)工作的機(jī)器人?,F(xiàn)已證明,這種機(jī)器人能利用腐爛水果、蔬菜、廢水、污漿和人類尿液產(chǎn)生自身所需電力。過(guò)去10年來(lái),研究人員已經(jīng)給EcoBot造出了4種發(fā)電機(jī),每種都是由微生物燃料電池來(lái)發(fā)電,通過(guò)活微生物消化廢有機(jī)物,產(chǎn)生低功率電。但目前的EcoBot是用傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)泵給燃料電池輸送液體燃料,容易產(chǎn)生機(jī)械故障或堵塞。
新的“人造心臟”內(nèi)體積約24.5毫升,制造材料是由形狀記憶合金制成的“人造肌肉”,形狀記憶合金能“記得”它們最初的形狀,使人造心臟模仿人類心臟的工作模式,通過(guò)壓縮泵體把液體燃料壓出來(lái)。
當(dāng)通電加熱時(shí),人造肌肉就會(huì)擠壓心臟-泵中心的一個(gè)柔軟區(qū)域,將尿液泵出來(lái)并達(dá)到一定高度,供給EcoBot的燃料電池。斷電時(shí)人造肌肉會(huì)冷卻,恢復(fù)為它們最初的形狀,讓心臟-泵休息,以備下一輪循環(huán)。以尿液為原料的一組(24個(gè))微生物燃料電池所產(chǎn)生的電力足夠給一個(gè)電容器充電,儲(chǔ)存的電可用于讓人造心臟再次起泵。
“人造心臟在機(jī)械構(gòu)造上比傳統(tǒng)電動(dòng)泵更簡(jiǎn)單,它是靠人造肌肉纖維來(lái)產(chǎn)生泵運(yùn)動(dòng),而不是電馬達(dá),電馬達(dá)組裝上更復(fù)雜。”論文第一作者、西英格蘭大學(xué)精細(xì)打印研究中心的彼得-瓦特斯說(shuō),“在城市,它們可以用公共衛(wèi)生間的尿液再次充電;在農(nóng)村,可以用從農(nóng)場(chǎng)收集的液體廢棄物。”
未來(lái)的EcoBot可以在受到污染或猛獸出沒(méi)的危險(xiǎn)地區(qū)執(zhí)行監(jiān)控工作,人們只需要很少的維修。瓦特斯說(shuō):“我們推測(cè),將來(lái)尿液發(fā)電的EcoBot將從事環(huán)境監(jiān)控工作,比如檢測(cè)溫度、濕度和空氣質(zhì)量。許多EcoBot在一起,也能作為移動(dòng)分布式傳感網(wǎng)絡(luò)使用。”
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