小身材，大用途的微型發動機

微型發動機是一項在人類口袋中發生的工業革命

“喂，喂——”，很多時候，你急用手機時，卻發現手機沒電了。還有，你在寬敞的會議大廳，通過筆記本電腦向眾多與會者展示你演講的內容，正待高潮之時筆記本的桌面卻跳出一個足以讓你泄氣的對話框：系統提示，電池電量過低……這些令我們措手不及的局面，讓我們對這些電子產品電池的續航能力充滿期待。而電池因其蓄電容量的先天不足，幾乎沒有太有效的辦法來避免這樣尷尬時候的出現。

不過這難不倒自許為地球上最為高等生物——人類。與生俱來征服挑戰的勁頭再一次顯現出來，于是，就有人迎難而上，開始探索比電池更有效的小型動力裝置。英國伯明翰大學制造和機械工程學院講師、華裔科學家姜開春博士就做這樣的嘗試，他領導的研究小組，開發出一種職業幾毫米大小的微型發動機。雖然，發動機的樣子不甚起眼，大小也就小指甲蓋左右，但它提供的能量卻是普通電池的300倍喲。而且只要給它補充一次燃料，就能連續不斷地工作幾個月甚至一兩年。

我們知道，電池自被發明以來，在電子設備的小型化和便攜性方面一顯身手，發揮了無可比擬的重要作用。但是，電池的蓄電量確實是其大有作為的死穴——為了使電子設備持續工作，我們必須經常更換電池或者為其充電。如此這般，電池在能量供應的持久性和連續性方面自然要敗下陣來。此外，根據專家計算，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！如果在考慮到處理廢舊電池所消耗的能量，以及生態環境的代價，那使用電池的成本就更高了。

電池這些不足，促使姜博士放棄了在電池容量上創新的想法，轉而尋求開放新式發動機本身。在開發該發動機前，研究小組曾專門對不同類型的電池與燃油進行了比較，結果發現，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表現出明顯的優勢，平均為電池的300倍。這意味著，同是補充一次能源，使用微型發動機驅動的裝置，要比電池驅動的裝置工作時間長得多。

據此，他們開發了以碳水化合物為主要燃料的微型內熾機。與傳統發動機在充滿噪音的廠房里生產所不同的是，微型發動機是在研究機構的無塵室中制作完成的。為了承受發動機運轉時產生的高達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，這就為發動機安全運轉提供了保證。

而在制作工藝上，他們采用了與生產大規模集成電路相似的技術。所不同的是，大規模集成電路要求元件做得越小越好，而用同樣的工藝生產發動機，則需要盡量將配件做大。因為燃料在發動機內燃燒需要有一定的空間，空間太小燃料將無法點燃，這就要求發動機構件要保持一定的尺寸。為了實現這一點，他們采用了許多的新技術。其中最具特色的是他們獨創的“大厚層光膠處理”技術。利用這項技術，現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動機的輸出功率進行調整。采用的方法不是生產大小不同的發動機，而是將幾個同樣規格的發動機連接起來輸出不同的能量。比姐為手機提供能量可能一個發動機就夠了，為筆記本電腦提供能量則需要將數個發動機連起來共同工作才行。

至于它的應用嘛，現在可期的是，除了可取代手機和筆記本電腦的電池外，在軍事、醫學和工程制造等領域同樣有它的用武之地。比如，隨著便攜式電子設備的增多，本應輕裝上陣的士兵現在卻不得不攜帶30多公斤的背包在前方作戰，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動機，它們的工作效率將會大為改觀。在醫學領域，科學家可以將它們安裝在糖尿病和心臟病患者使用的醫療設備上，利用它們提供的持久動力，定時為糖尿病患者體內輸送胰島素或為心臟病人的起搏器提供能量，也就減少了病人因為更換電池而手術的次數。

所以，這種發動機的前景自然一片坦途，用姜博士自己的話說，“我們正朝著一項在人類口袋中發生的工業革命邁進這次突破向前跨進了一大步，機械需要充電或更換新電池是一個問題，但在6年內這些事情會成為歷史。”