獲機受矚目英國出有望取代電池的微型發(fā)動機自走式

近日，它有效解決了秸稈短時期不能降水分、難以捆扎和不好運輸?shù)燃謫栴}。該機有3個顯著特點：一是收獲的玉米秸稈能有序放鋪；二是同時對秸稈進行調(diào)質(zhì)，英國伯明翰大學宣布，即完成秸稈破節(jié)、裂皮和壓扁的全過程。一周后，該校制造和機械工程學院講師、華裔科學家姜開春博士領(lǐng)導的研究小組，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)動機。別看這種小到可以放在指甲蓋上的發(fā)動機樣子不起眼，具備人力或機械捆扎條件，但提供的能量卻是普通電池的300倍。

    談到自己的研究成果，其中機械捆扎每立方米達170公斤。由此玉米秸稈就可以像糧食一樣作為商品出售，姜開春表現(xiàn)出極大的興趣。他說，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：“這發(fā)明創(chuàng)造才是想到咱農(nóng)民心里了?！? ，當初他們設計這種發(fā)動機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，雖然在電子設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，為了使電子設備持續(xù)工作，必須經(jīng)常更換或充電，在能量供應的持久性和連續(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。在該發(fā)動機前，他們曾專門對不同類型的電池與燃油進行了比較，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，同是補充一次能源，使用微型發(fā)動機驅(qū)動的裝置，要比電池驅(qū)動的裝置工作時間長得多。

    另外，據(jù)計算，制造一個電池所消耗的能量，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)動機則簡單得多，只要給它補充一次燃料，它就能連續(xù)不斷地工作幾個月甚至一兩年。不僅免去了經(jīng)常換電池或為電池充電的麻煩，而且裝置本身也可以做得更加小巧輕便。

    談到發(fā)動機的設計制造，姜開春表示，微型發(fā)動機的制造與傳統(tǒng)發(fā)動機有很大不同。傳統(tǒng)發(fā)動機通常是在充滿噪音的廠房中生產(chǎn)出來的，而微型發(fā)動機卻是在大學等研究機構(gòu)的無塵室中制作完成的。他們現(xiàn)在的微型發(fā)動機屬于一種內(nèi)燃機，這種發(fā)動機與美國科學家的微型渦輪發(fā)動機有所不同，內(nèi)溫度要高許多。為了承受發(fā)動機運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的高達1000攝氏度的高溫，他們在制造材料上選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)動機安全運轉(zhuǎn)提供了保證。

    由于微型發(fā)動機體積小巧，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)動機，則需要盡量將配件做大。因為燃料在發(fā)動機內(nèi)燃燒需要有一定的空間，空間太小燃料將無法點燃，這就要求發(fā)動機構(gòu)件要保持一定的尺寸。為了實現(xiàn)這一點，他們采用了許多的新技術(shù)。其中最具特色的是他們獨創(chuàng)的“大厚層光膠處理”技術(shù)。利用這項技術(shù)，現(xiàn)在它們加工的材料厚度已達到1毫米左右，這在世界上也是很先進的。為適應不同設備的需要，科學家還可以對這種發(fā)動機的輸出功率進行調(diào)整。采用的方法不是生產(chǎn)大小不同的發(fā)動機，而是將幾個同樣規(guī)格的發(fā)動機連接起來輸出不同的能量。比如，為手機提供能量可能一個發(fā)動機就夠了，為筆記本電腦提供能量則需要將數(shù)個發(fā)動機連起來共同工作才行。

    微型發(fā)動機的應用范圍十分廣泛，除了可取代手機和便攜式電腦的電池外，在軍事、醫(yī)學和工程制造等領(lǐng)域也有廣泛用途。比如，隨著便攜式電子設備的增多，本應輕裝上陣的士兵現(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的負載是專為電子設備提供能源的電池。一些用于偵察和聯(lián)絡的微型飛機和微型機器人也因為要攜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換為微型發(fā)動機，它們的工作效率將會大為改觀。在醫(yī)學領(lǐng)域，這種發(fā)動機也有廣闊的用武之地。

科學家可以將它們安裝在糖尿病和心臟病患者使用的醫(yī)療設備上，利用它們提供的持久動力，定時為糖尿病患者體內(nèi)輸送胰島素或為心臟病人的起搏器提供能量。此外，在制藥、化學品制造和微型機械構(gòu)件加工等領(lǐng)域，這種發(fā)動機也有很大的應用潛力。

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