Испарение — мать движения: как работают машины на воде

Пару лет назад ученые из Колумбийского университета создали игрушечную машину, которая двигается за счет испарения воды.

Руководитель исследования Озгур Шахин рассказывает, что машина обошлась им дешево, потому что работает от энергии воды, которая непрерывно испаряется с поверхности озер и океанов: «Вода хочет испаряться. Если намочить поверхность, она высохнет. Это естественное течение событий. Что сделали мы? Нашли способ, как заставить это стремление испаряться работать на нас».

В основу создания новых машин легло его открытие 2014 года. Он выяснил, что споры самых обыкновенных почвенных бактерий набухают, поглощая воду в условиях повышенной влажности, и сжимаются на сухом воздухе. Исследователь пришел к выводу, что изменение размера спор можно использовать, чтобы тянуть и толкать предметы. Шахин и его коллеги приклеили споры по обе стороны тонкой пластиковой ленты. На сухом воздухе лента сжималась, а на влажном — растягивалась. В результате получилась искусственная мышца, работающая за счет разницы во влажности. Ученые назвали ее гигроскопическая искусственная мышца — «гидра».

Используя десятки гидр, исследователи решили создать элементарный поршневый двигатель. Эти «мышцы» поместили в пластиковый ящик с небольшими ставнями сверху. Если положить его в воду, из-за испарения гидра начнет удлиняться и откроет ставни над собой. Когда влага уйдет, мышца сожмется, ставни снова закроются, и все повторится.

Тесты показали, что подобный механизм может быть использован для питания светодиодных ламп или датчиков на дне моря.
Второе изобретение ученые назвали «влажной мельницей». У этой машины есть колесо, покрытое пластиковыми пластинами со спорами. Одна часть колеса содержится в сухом воздухе, из-за чего пластинки скручиваются, а другая — в более влажном, что распрямляет их.

Благодаря такому строению колесо начинает крутиться и его энергии хватает, чтобы привести в движение игрушечную машинку.

фото: ExtremeBio / youtube.com / Машина, которая двигается за счет испарения воды.

Дарья Желнина