Гаджеты начали работать на перепадах влажности воздуха

Американские ученые создали искусственные мышцы, источником энергии для которых стали перепады в абсолютной влажности воздуха. Вырабатываемого новыми приборами электричества достаточно для подъема небольших грузов, а также для запуска игрушечной машинки. О новом, практически бесплатном источнике энергии сообщается в журнале Nature Communications.

Биофизик Озгюр Шахин (Ozgur Sahin) из Колумбийского университета взял на вооружение известное биологическое явление: впитывая влагу из воздуха и выделяя ее, споры бактерий меняются в размере. Шахин взял споры почвенных микроорганизмов Bacillus subtilis, которые при перемещении из сухой во влажную среду (и обратно) раздуваются и съеживаются на 6 процентов от своего объема соответственно. Споры ученый выложил тонким слоем на поверхности согнутых полимерных листов.

Реакция бактерий на перепады влажности разглаживала и сгибала полимеры. При связывании нескольких листов получившиеся «искусственные мышцы» смогли удлиняться на 400 процентов — когда относительная влажность воздуха вырастала с 30 до 80 процентов. Чем толще слой бактерий, чем медленнее мускулы реагируют на перепады влажности — поэтому Шахин ограничил толщину слоя спор тремя микрометрами.

Испытания показали, что скорость реакции у мышц составляет три секунды, выдерживают устройства больше миллиона циклов сжатия и расширения, и способны поднимать грузы, в 50 раз тяжелее собственного веса. Ученые составили конструкцию, в которой капля воды размером с марку позволяла мускулу вырабатывать энергию для светодиодной лампочки. В другом эксперименте разница во влажности между открытой и прикрытой колпаком половинами колеса заставила последнее вертеться. Энергию этого колеса ученые приспособили для запуска стограммовой игрушечной машинки.

Хотя до экономически значимых результатов новой технологии пока далеко, у нее большое будущее, отмечают другие исследователи: градиенты влажности встречаются повсюду, и «собирать» с них электричество также можно повсеместно.