日本以高分子材料薄膜制成“半永动机”

　　日本理化研究所宣布，日前，该所相田卓三教授联合东京大学的同行，开发出以环境中的湿度波动为能源的半永久性驱动薄膜传动器。

　　为实现社会可持续性发展，科学家们正在大力开发太阳光、风力、地热等替代化石能源的自然能源转换和储存技术。但对移动设备和可穿戴设备来说，开发出不需插座充电且轻量小巧的动力源极为重要。研发这种动力源，需要开发出使用者身边的能量收集技术。

　　研究小组发表在《自然—材料》网络版的报告称，他们开发的薄膜传动器能感知微小湿度变化并半永久性工作。这种薄膜能够根据水分吸收量的变化伸缩，感应湿度变化。此次开发的薄膜能利用很小的湿度变化做出大且高速的伸缩运动，能感知一般湿度计无法探测的微小湿度变化，从而将局部湿度变化高效转化为动能。这种薄膜甚至能将影响水分吸收的光和热等环境波动转化为能量。

　　虽然此前曾有人研发出湿度应答材料，但其屈伸反应慢，且需要非常高的湿度条件，在通常环境下无法转化为动能。研究小组使用了不吸收水分的高分子材料薄膜，但在材料局部设有吸水结构。在制作薄膜时，让高分子适当排列，实现了吸收极少水分即可做大尺度伸缩运动的效果。研究小组将一部分薄膜镀金，用水滴周围发生的湿度波动作为驱动力，成功开发出单方向运动传动器。薄膜可高速应答环境变化，在强光照射时高速伸缩、跳跃。

　　该成果对能量收集技术、能量转化材料的设计具有重要意义。由于实现了薄膜运动能高效转化电能，该成果具有实际利用价值。（记者陈超）