Екип от изследователи от Масачузетския технологичен институт, от школата за интегративни ракови изследвания „Дейвид Кох“, е разработил нов полимерен филм, който генерира енергия от водна пара. Състои се от два полимерни филма. Този нов полимерен материал прави изключителни акробатични салта в присъствието на дори най-малките следи от изпаряваща се вода. Изобретението отваря пътя за нови видове изкуствени мускули за контрол на роботизирани крайници или за захранване на микро- и нано-устройства.
Новият материал има много прост дизайн. Той се състои от 20 микрометра дебел филм с два слоя. Първият е направен от полипирол – твърд полимер, който осигурява структурна подкрепа, а вторият е от полио-борат – мек гел, който набъбва, когато абсорбира вода. Досегашните усилия за разработване на подобен „изкуствен мускул“ винаги са разчитали на един слой.Двуслойната структура обаче се оказала съществено подобрение.
„Чрез включването на два различни вида полимери можем да генерираме много по-голяма денивелация, както и по-голяма сила“, казва докторантът Лян Гуо.
Филмът използва водния градиент градиент между сухата и влажната среда. Когато лежи на повърхност, където има дори най-малко количество влага, долния слой се накъдря. Това излага полимера на досег с повече въздух, при което водата се изпарява от повърхността му. Малкото парче филм прави „салто“ и цикълът започва отново.
Това не е просто един любопитен лабораторен експеримент. Полимерният филм се оказва изненадващо добър от гледна точка на сила, когато се навива. 25-милиграмовият филм може да вдигне 380 пъти собственото си тегло или да носи товар от сребърни проводници, надвишаващи десет пъти собственото му тегло. Според изследователите, това е достатъчно сила, за да се заменят електрическите задвижващи модули в малки роботизирани крайници. Нещо повече, това може да се направи без манипулиране на околната среда. Ако има вода, филмът ще работи.
Тези качества на новия филм му дават предимство не само като мини-мотор, но и като възобновяем източник на енергия. Филмът може да използва пиезоелектрични материали, за да генерира електричество. В момента филмът може да произвежда 5,6 нановата, което е достатъчно за захранване на дребна микро-електроника с ниска мощност.
Според Мингминг Ма, кандидат на науките и водещ автор на доклада, описващ новия материал, „ако имате датчик, захранван с батерия, вие трябва периодично да я заменяте. Ако имате това устройство, можете да черпите енергия от околната среда, така че не трябва да го подменяте често.“
Изследователите също така предвиждат, че този филм за генериране на енергия може да бъде разполаган върху водни повърхности или пък да бъде вграждан в дрехи, където изпотяването може да помогне за захранване на носената електроника. Иначе екипът работи по подобряване на ефективността на филма, за да се даде възможност по-малки филми да захранват по-големи устройства.