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        科學家模擬細菌驅(qū)動的風電場
        
			
        
				2019-01-18 11:45:46
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        來自牛津大學的一組科學家展示了如何利用細菌的自然運動來組裝和驅(qū)動微觀“風電場” - 或其他人造微機械，如智能手機組件。該研究發(fā)表在“ 科學進展 ”雜志上，該研究使用計算機模擬來證明細菌等致密活性物質(zhì)的混亂蜂擁效應可以組織成轉(zhuǎn)動圓柱形轉(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備的微觀引擎 - 從光學開關到智能手機麥克風。
        

        科學家模擬細菌驅(qū)動的風電場
        

        共同作者，來自牛津大學物理系的Tyler Shendruk博士說：“社會的許多能源挑戰(zhàn)都是千兆瓦級的，但有些是完全微觀的。微機械產(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)，如細菌懸浮液。“
        

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

        但是當牛津團隊將64個對稱微型電動機的晶格浸入這種活性液體中時，科學家發(fā)現(xiàn)細菌自發(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，讓人想起風電場。
        

        Shendruk博士補充說：“令人驚奇的是，我們沒有預先設計微型齒輪形渦輪機。轉(zhuǎn)子只是自組裝成一種細菌風力發(fā)電場。“當我們在細菌湍流中使用單個轉(zhuǎn)子進行模擬時，它就會被隨機踢出。但是當我們在活體液體中放置一系列轉(zhuǎn)子時，它們突然形成一個規(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)中獲得甚至少量機械功的能力是有價值的，因為它們不需要輸入功率并使用內(nèi)部生化過程來移動。“在微觀尺度上，我們的模擬表明，生物組件產(chǎn)生的流動能夠以一種方式重新組織，從而產(chǎn)生持續(xù)的機械動力來旋轉(zhuǎn)一系列微電機。”
        

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

			
          
        
			
        
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