獲機(jī)受矚目英國(guó)出有望取代電池的微型發(fā)動(dòng)機(jī)自走式

近日，它有效解決了秸稈短時(shí)期不能降水分、難以捆扎和不好運(yùn)輸?shù)燃謫?wèn)題。該機(jī)有3個(gè)顯著特點(diǎn)：一是收獲的玉米秸稈能有序放鋪；二是同時(shí)對(duì)秸稈進(jìn)行調(diào)質(zhì)，英國(guó)伯明翰大學(xué)宣布，即完成秸稈破節(jié)、裂皮和壓扁的全過(guò)程。一周后，該校制造和機(jī)械工程學(xué)院講師、華裔科學(xué)家姜開(kāi)春博士領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，秸稈含水率可降至25%以下，出一種只有幾毫米大小的微型發(fā)動(dòng)機(jī)。別看這種小到可以放在指甲蓋上的發(fā)動(dòng)機(jī)樣子不起眼，具備人力或機(jī)械捆扎條件，但提供的能量卻是普通電池的300倍。

    談到自己的研究成果，其中機(jī)械捆扎每立方米達(dá)170公斤。由此玉米秸稈就可以像糧食一樣作為商品出售，姜開(kāi)春表現(xiàn)出極大的興趣。他說(shuō)，如可售往生物質(zhì)（秸稈）發(fā)電廠、生物燃料廠、生物制品廠、飼料廠等；三是調(diào)質(zhì)后的玉米秸稈作為燒柴可提高燃燒值17%。幾位農(nóng)民觀看后感慨地說(shuō)：“這發(fā)明創(chuàng)造才是想到咱農(nóng)民心里了。” ，當(dāng)初他們?cè)O(shè)計(jì)這種發(fā)動(dòng)機(jī)的主要目的就是為了替代傳統(tǒng)的電池。自電池發(fā)明以來(lái)，雖然在電子設(shè)備小型化和便攜化方面發(fā)揮了重要作用，但由于電池的蓄電量有限，為了使電子設(shè)備持續(xù)工作，必須經(jīng)常更換或充電，在能量供應(yīng)的持久性和連續(xù)性方面受到一定限制，而汽油等碳水化合物燃料在這方面則表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì)。在該發(fā)動(dòng)機(jī)前，他們?cè)鴮ｉT對(duì)不同類型的電池與燃油進(jìn)行了比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在重量相同的情況下，汽油、氫等碳水化合物燃料提供的能量，平均為電池的300倍。這意味著，同是補(bǔ)充一次能源，使用微型發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的裝置，要比電池驅(qū)動(dòng)的裝置工作時(shí)間長(zhǎng)得多。

    另外，據(jù)計(jì)算，制造一個(gè)電池所消耗的能量，要比電池本身所提供的能量大2000倍，如果再考慮到處理廢舊電池所消耗的能量，那么電池的使用成本就更高了。相比之下，微型發(fā)動(dòng)機(jī)則簡(jiǎn)單得多，只要給它補(bǔ)充一次燃料，它就能連續(xù)不斷地工作幾個(gè)月甚至一兩年。不僅免去了經(jīng)常換電池或?yàn)殡姵爻潆姷穆闊?，而且裝置本身也可以做得更加小巧輕便。

    談到發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)制造，姜開(kāi)春表示，微型發(fā)動(dòng)機(jī)的制造與傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)有很大不同。傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)通常是在充滿噪音的廠房中生產(chǎn)出來(lái)的，而微型發(fā)動(dòng)機(jī)卻是在大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)的無(wú)塵室中制作完成的。他們現(xiàn)在的微型發(fā)動(dòng)機(jī)屬于一種內(nèi)燃機(jī)，這種發(fā)動(dòng)機(jī)與美國(guó)科學(xué)家的微型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)有所不同，內(nèi)溫度要高許多。為了承受發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的高達(dá)1000攝氏度的高溫，他們?cè)谥圃觳牧仙线x用了氧化鋁和碳化硅。這兩種材料都可以耐1500攝氏度以上的高溫，這就為發(fā)動(dòng)機(jī)安全運(yùn)轉(zhuǎn)提供了保證。

    由于微型發(fā)動(dòng)機(jī)體積小巧，有些內(nèi)構(gòu)件只有幾微米，因此在制作工藝上，他們采用了與生產(chǎn)大規(guī)模集成電路相似的技術(shù)。所不同的是，大規(guī)模集成電路要求元件做得越小越好，而用同樣的工藝生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，則需要盡量將配件做大。因?yàn)槿剂显诎l(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃燒需要有一定的空間，空間太小燃料將無(wú)法點(diǎn)燃，這就要求發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件要保持一定的尺寸。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，他們采用了許多的新技術(shù)。其中最具特色的是他們獨(dú)創(chuàng)的“大厚層光膠處理”技術(shù)。利用這項(xiàng)技術(shù)，現(xiàn)在它們加工的材料厚度已達(dá)到1毫米左右，這在世界上也是很先進(jìn)的。為適應(yīng)不同設(shè)備的需要，科學(xué)家還可以對(duì)這種發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率進(jìn)行調(diào)整。采用的方法不是生產(chǎn)大小不同的發(fā)動(dòng)機(jī)，而是將幾個(gè)同樣規(guī)格的發(fā)動(dòng)機(jī)連接起來(lái)輸出不同的能量。比如，為手機(jī)提供能量可能一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)就夠了，為筆記本電腦提供能量則需要將數(shù)個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)連起來(lái)共同工作才行。

    微型發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用范圍十分廣泛，除了可取代手機(jī)和便攜式電腦的電池外，在軍事、醫(yī)學(xué)和工程制造等領(lǐng)域也有廣泛用途。比如，隨著便攜式電子設(shè)備的增多，本應(yīng)輕裝上陣的士兵現(xiàn)在卻不得不攜帶30多公斤的背包在前方作戰(zhàn)，其中至少有1／8的負(fù)載是專為電子設(shè)備提供能源的電池。一些用于偵察和聯(lián)絡(luò)的微型飛機(jī)和微型機(jī)器人也因?yàn)橐獢y帶笨重的電池而使其作用大受影響。如果將這些笨重的電池?fù)Q為微型發(fā)動(dòng)機(jī)，它們的工作效率將會(huì)大為改觀。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，這種發(fā)動(dòng)機(jī)也有廣闊的用武之地。

科學(xué)家可以將它們安裝在糖尿病和心臟病患者使用的醫(yī)療設(shè)備上，利用它們提供的持久動(dòng)力，定時(shí)為糖尿病患者體內(nèi)輸送胰島素或?yàn)樾呐K病人的起搏器提供能量。此外，在制藥、化學(xué)品制造和微型機(jī)械構(gòu)件加工等領(lǐng)域，這種發(fā)動(dòng)機(jī)也有很大的應(yīng)用潛力。

標(biāo)簽：