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科学家模拟细菌驱动的风电场

2019-01-18 11:45:46 • 来源：

来自牛津大学的一组科学家展示了如何利用细菌的自然运动来组装和驱动微观“风电场” - 或其他人造微机械，如智能手机组件。该研究发表在“ 科学进展 ”杂志上，该研究使用计算机模拟来证明细菌等致密活性物质的混乱蜂拥效应可以组织成转动圆柱形转子并提供稳定的电源。研究人员表示，这些生物驱动的发电厂有朝一日可能成为自组装和自供电的微型人造设备的微观引擎 - 从光学开关到智能手机麦克风。

共同作者，来自牛津大学物理系的Tyler Shendruk博士说：“社会的许多能源挑战都是千兆瓦级的，但有些是完全微观的。微机械产生微量电力的一种可能方法可能是收获它直接来自生物系统，如细菌悬浮液。“

致密的细菌悬浮液是自发流动的活性液体的典型例子。虽然游泳细菌能够蜂拥并驱动紊乱的生命流，但它们通常太混乱而无法从中提取任何有用的能量。

但是当牛津团队将64个对称微型电动机的晶格浸入这种活性液体中时，科学家发现细菌自发组织起来，使相邻的转子开始向相反的方向旋转 - 这是一种简单的结构组织，让人想起风电场。

Shendruk博士补充说：“令人惊奇的是，我们没有预先设计微型齿轮形涡轮机。转子只是自组装成一种细菌风力发电场。“当我们在细菌湍流中使用单个转子进行模拟时，它就会被随机踢出。但是当我们在活体液体中放置一系列转子时，它们突然形成一个规则的模式，相邻的转子在相反的方向旋转。 “

共同作者，来自牛津大学物理系的Amin Doostmohammadi博士说：“从这些生物系统中获得甚至少量机械功的能力是有价值的，因为它们不需要输入功率并使用内部生化过程来移动。“在微观尺度上，我们的模拟表明，生物组件产生的流动能够以一种方式重新组织，从而产生持续的机械动力来旋转一系列微电机。”

资深作者，来自牛津大学物理系的Julia Yeomans教授补充道：“大自然在创造微型发动机方面非常出色，如果我们能够理解如何利用类似的设计，那么潜力巨大。”

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