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变形晶体材料有望使蒸发能成为重要的清洁能源

2020/9/17 21:07:36 来源:科技工作者 浏览:

水的蒸发过程蕴含着非常强大的能量。如能加以利用,将进一步拓展清洁能源来源。(图片来源:pixabay.com网站)

水的蒸发是非常强大的过程。如果人类能对该过程加以利用,将有望获得一种清洁能源,为机械设备提供动力。

《自然·材料》杂志当地时间9月14日发文称,美国纽约城市大学高级科学研究中心(ASRC@CUNY)领导的国际团队,详细介绍了变形晶体材料的开发历程——这种晶体材料可以直接将蒸发能转化为强大的动能。

这种晶体材料由生物构筑块(三肽)的简化变体构建,具有湿度响应性。它非常坚硬,同时又能产生形变。该材料包含具有三维图案结构的纳米孔隙,可与水产生紧密键合。孔隙中散布着由刚性和柔性区块组成的分子网络。当湿度降低至临界值时,水分从孔隙中流出,导致分子互连网络产生强烈收缩效果。这会使晶体材料暂时失去有序态。当湿度恢复后,晶体材料随之恢复原始形状。

这种形变过程可重复进行,进而为科学家们提供一种非常有效的蒸发能收集-应用方案。

论文第一作者、ASRC纳米科学项目研究人员Roxana Piotrowska说:“从本质上讲,我们开发了一款新型的蒸发能驱动器。通过观察实验,我们已经能够确认变形晶体材料将蒸发能高效转化为机械能的基本机制。”

论文另一作者Xi Chen补充说:“我们在分子尺度上直接观察了材料的蒸发驱动行为。通过深入学习如何有效地从蒸发过程中提取、转化能量,可以设计出性能更优越的驱动器,例如蒸发能收集设备。”

“值得注意的是,我们设计的晶体材料是由与蛋白质构成物质相同的构筑块组成的,但由于它们被高度简化,我们能精确调整其属性,使之适应具体需求。”

ASRC纳米科学计划主任、项目生物分子设计负责人Rein Ulijn说,“使用生物构筑块的美妙之处在于,由此产生的变形晶体材料具有生物相容性、生物可降解性和高性价比。”

编译:德克斯特 审稿:西莫 责编:陈之涵

期刊来源:《自然·材料》

期刊编号:1476-1122

原文链接:https://www.sciencedaily.com/releases/2020/09/200914112237.htm

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