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学习向日葵 提高太阳能集热器效率

文/陕红宇/草根影响力新视野

向日葵的茎全天都在移动,因此无论花处于天空的什么地方,它们的花冠都始终正对着太阳。这种向光性(Foh-toh-TROAP-ism)有助于植物吸收最多的阳光。科学家到目前为止很难用合成材料复制这种能力。

不过最近加利福尼亚大学洛杉矶分校的研究人员开发了一种具有相同类型太阳追踪能力的材料,叫做光致变色材料。

当这种材料的形状变成杆状时,它们的所谓SunBOT就可以像微型向日葵茎一样移动和弯曲。这样一来,它们就可以捕获大约90%的太阳光能(当太阳以75度角照在它们身上时)。这是当今最佳太阳能系统的三倍多。

向日葵是何喜民和她的团队灵感来源。虽然其他科学家已经制造出可以弯向光的物质,但那些材料只是停在一个随机的位置。它们不会移动到最佳位置以捕捉太阳光线,然后停留在那里直到需要再次移动为止。 新的SunBOT可以,而且整个过程几乎同时发生。

在测试过程中,科学家们从不同角度和不同方向将光指向杆,他们还使用了不同的光源,例如激光笔和模拟阳光的机器。无论他们做了什么,SunBOT都照着做。他们朝着灯弯腰,然后在灯停止移动时停下来,这些全部靠自己。

▲(图/翻摄自草根影响力新视野) 

系外行星命名 台湾只能用China Taipei

国际天文联合会(IAU)为庆祝成立100週年,首度开放会员国参与系外行星命名,台湾虽首次成功命名,但因过去与中国的谈判结果,国名只能以ChinaTaipei在网页露出。▲台湾在国际天文联合会网

如何制造SunBOT

SunBOT由两个主要部分制成。一是纳米材料,它由十亿分之一米大小的材料制成,可通过加热对光做出反应。研究人员将这些纳米比特嵌入到一种称为聚合物的东西中,聚合物是由较小化学物质的长链结合而成的材料。她的团队选择的聚合物在加热时会自动收缩,聚合物与纳米比特一起会形成杆。

当她的团队将光线照射在其中一根杆上时,面向灯的那一侧会变热并收缩,这使杆向光束弯曲。一旦杆的顶部直接指向灯光,杆的下侧就会冷却,弯曲停止。

她的团队使用少量金块和水凝胶制作了第一个版本的SunBOT,但是她们发现还可以用许多其他方法来制造SunBOT。例如,用黑色材料的微小碎片代替黄金;用一种会在变热时熔化的塑料来代替凝胶。

这意味着科学家现在可以根据自己的用途将这两个主要部分混合并匹配。例如,用水凝胶制成的产品可能在水中起作用,用黑色纳米材料制成的SunBOT比用黄金制成的SunBOT便宜。

小SunBOTs带来更美好的未来

UCLA的何喜民教授设想,SunBOT可以排成一行以覆盖整个表面,例如太阳能电池板或窗户。她说,这种毛茸茸的涂层将像迷你向日葵森林。

用SunBOT涂层表面可能会解决太阳能中最大的问题之一。当太阳在天空中移动时,静止的东西(例如墙壁或屋顶)却无法收获太阳能。这就是为什么即使是当今最好的太阳能电池板也只能捕获约22%的太阳光。一些太阳能电池板可能会在一天中旋转以跟随太阳,但是移动它们需要很多能量。相比之下,SunBOT可以独自面对所有光线,并且不需要额外的能量即可做到。