Zbudowano mikrosilnik, lecz nie wiadomo jak działa

Zbudowano mikrosilnik, lecz nie wiadomo jak działa

Chcąc tworzyć mechanizmy, które mieszczą się dosłownie na główce od szpilki trzeba umieć tworzyć jeszcze mniejsze silniki. Zespół naukowców z Uniwersytetu w Twente z Holandii, Rosyjskiej Akademii Nauk i niemieckiego Uniwersytetu we Freiburgu opracował mikro-silnik, który spala tlen i wodór. Niestety istnieje jeden mały szkopuł – naukowcy nie wiedzą, na jakiej zasadzie działa.

Nanotechnologiczny postęp, który ma miejsce z dnia na dzień, sprawia, że potrzebujemy produkować energię w odpowiedniej skali. Mikro-silniki są tańsze w produkcji niż konwencjonalne; mogą także robić rzeczy, których nie są w stanie zrealizować większe silniki. Ponadto, tego typu maszyny energetyczne są o wiele bardziej efektywne niż ich więksi bracia. Problem tkwi w tym, że silnik, który jest mały, mocny i szybki staje się tworem bardziej nieuchwytnym niż dotychczas przypuszczano.

Główną przeszkodą do pokonania jest budowa silnika lub siłownika, który mógłby zamienić energię w ruch. Uzyskiwanie energii z mikro-maszyny w postaci energii elektrycznej jest dość proste, ale trudno zaprząc ją do użytecznej pracy.

Problem jest bezpośrednio związany z zagadnieniem skali. Silniki elektryczne są im mniejsze, tym słabsze. Silniki spalinowe są, z kolei szczególnie podatne na spadek mocy, ponieważ w skali mikroskopowej małe przestrzenie komory spalania o stosunkowo dużej powierzchni rozpraszają ciepło zbyt szybko, więc efekt spalania nie jest w pełni wykorzystywany. Mimo, że istnieją alternatywy, takie jak polimery i elektroaktywne elektrochemiczne siłowniki, takie silniki są wolne i mało funkcjonalne, co ogranicza ich zastosowanie.

Nowy silnik o wymiarach 100 x 100 x 5 μm składa się z warstw membrany polimerowej o grubości 530 nm. Wykorzystuje elektrody do generowania prądu zmiennego, który pozwala rozłożyć wodę na wodór i tlen w specjalnej komorze. Podczas mieszania, gazy ulegają samozapłonowi. Przy cyklicznym przerywaniu impulsów elektrycznych, możliwe jest uzyskanie efektu znanego z silników tłokowych. Niestety naukowcy, nie wiedzą dokładnie, czemu w komorze występuje samozapłon.

Choć tajemnica nie została jeszcze rozwiązana, naukowcy uważają, że może to być spowodowane powstawaniem przejściowych nanopęcherzyków o średnicy mniejszej niż 200 nm. Występują w komorze silnika przez ułamki sekund, uniemożliwiając rozpraszanie ciepła. Naukowcy twierdzą, że może to być sprzeczne z intuicją, ale pęcherzyki już teraz wykazują sprzeczne z intuicją właściwości.

Badacze uważają, że jeśli uda się ustalić szczegóły działania silnika, otworzą się przed światem nauki drzwi do coraz bardziej zaawansowanych mikromaszyn.

(rr)