Биофизики разработали устройства, работающие на перепадах влажности воздуха

В основе работы приборов лежит биологическое явление

Изображение с сайта nature.com

Американскими учеными были разработаны искусственные мышцы, для которых источником энергии являются перепады в абсолютной влажности воздуха.

По словам авторов работы, вырабатываемого устройствами электричества достаточно для запуска игрушечной машинки и подъема небольших грузов, сообщает Nature Communications.

В основе работы приборов лежит биологическое явление, при котором споры бактерий меняются в размере после впитывания влаги из воздуха и ее выделении.

Ученые взяли споры микроорганизмов Bacillus subtilis. При перемещении из сухой среды во влажную (и обратно) они раздуваются и съеживаются на 6% от своего объема.

Эти споры были выложены тонким слоем на поверхности согнутых полимерных листов и при перепадах влажности они разглаживали и сгибали полимеры. Связав несколько таких листов, биофизики получили «искусственные мышцы», которые могут удлиняться на 400% (при повышении влажности воздуха с 30% до 80%).

Толщина слоя бактерий влияет на скорость, с которой мускулы реагируют на перепады влажности (чем толще слой бактерий, тем медленнее реакция). Поэтому ученые решили ограничить толщину слоя спор тремя микрометрами.

В рамках проведенных испытаний было установлено, что скорость реакции мышц составляет 3 секунды, а сами устройства способны выдержать больше миллиона циклов сжатия и расширения, а также они способны поднимать грузы в 50 раз тяжелее собственного веса.

Биофизики также составили конструкцию, в которой капля воды размером с марку позволяла вырабатывать энергию для светодиодной лампочки. Еще в одном эксперименте разница во влажности между открытой и прикрытой колпаком половинами колеса заставила последнее вертеться, а энергия колеса была направлена на запуск 100-граммовой игрушечной машинки.