細菌驅動汽車，萌萌的

李和昌

美國研究人員發明了一種可以利用細菌和水蒸氣驅動的小汽車，這可是百分百采用純天然能源的發動機！

這輛小汽車底盤放置在四個由發動機驅動的輪子上。看起來似乎毫無特殊之處，但實際上它既不耗電，也不燒油，它利用蒸發能驅動！

蒸發是大自然的一種基本力量。每年都有相當于1 340億個里約奧運會標準泳池容積的水從海洋蒸發！這一自然現象極為強勁但卻從未被人類用于產生能量。為什么？因為水從液態到氣態的轉變在極為寬廣的水面上進行，但具體到一點上釋放的能量太低。試想利用從湖面緩慢蒸發的水蒸氣來驅動風力發電機的葉片，這是幾乎不可能完成的任務，這就是為什么沒有人真正對這種能源感興趣。

直到有一天，研究人員在觀測芽孢桿菌屬的孢子表面有許多皺褶時，想了解當外界溫度、鹽度、濕度等發生變化時，其受力情況。顯微鏡觀察后發現，當細菌孢子吸收空氣中的水分時，它們的體積可膨脹并變得十分堅硬。干燥時，它們會收縮并褶皺。

找到了問題的答案，故事理應到此結束。但研究人員對孢子產生了興趣，他們對孢子膨脹、收縮、不知疲倦地再次膨脹的速度著迷。這種收縮、擴張的運動讓人聯想到了肌肉。于是他們想到制作一臺能通過這些細菌獲取蒸發能的發動機。但怎樣才能將這些細菌微觀尺度的往復運動轉化到人類機械的宏觀尺度上呢？專攻納米技術的研究團隊加入了進來。

值得一試的挑戰！

粘貼了孢子的塑料膠帶懸掛了重物，被固定在—個圓盤上。圓盤的一半沐浴在水蒸氣里，另一半則與空氣接觸。處在干燥環境的孢子收縮并使膠帶彎曲，而處在濕潤環境中的孢子則擴張并使膠帶平直。這些組合合力使圓盤轉動，有點兒類似于你將小腿從前向后擺動即可使秋千運動一樣。

實際應用：通過這些膠帶，我們可以制造以蒸發能驅動的機械。如下圖在水槽中放置一個裝有調節板的容器。一根連接貼有孢子的膠帶彈簧控制調節板的開合。當容器敞開時，內部空氣較干燥：孢子收縮并牽拉膠帶，致調節板關閉； 當調節板閉合時，水蒸氣逐漸充滿容器內部：孢子膨脹，膠帶伸展，使調節板打開，濕潤的空氣于是被排出，由此開始新一輪循環。

永動機？這只是個開始

研究人員計劃在一條塑料雙面膠帶的兩側粘貼數以千計的孢子。當空氣較干燥時，孢子收縮，牽拉膠帶并使其彎曲。相反，當空氣較濕潤時，膠帶伸展至平直位置。只需將數十條粘有孢子的膠帶平行放置就能創造出一種人工肌肉，每一根膠帶都類似于一根肌肉纖維！終于，研究人員在數名工程師的幫助下，設計了一臺只利用蒸發能開合調節板的小型機械。工程師將其連接至一臺發電機并成功點亮了一只LED燈泡。由此證明完全可以利用蒸發能發電。

初戰告捷后，研究團隊又實現了另一壯舉：將膠帶水平方向的運動轉化為旋轉運動，如同汽車輪子和發電站渦輪那般，不難想象他們看到設計的機器旋轉時的狂喜之情。隨后只需用傳動皮帶將盤轂和輪子連起來即可，細菌驅動汽車由此誕生。

這輛微型汽車有一個極大的優點：它幾乎可以永不停歇地前進，因為細菌孢子可以在休眠狀態下生存數個世紀之久（當細菌遇到不適宜生存的環境時就會轉化成孢子：其體表會被一層厚壁包裹，保護自己免受外界影響并進入休眠狀態）！科學家用實例向世人證明了人類可以利用蒸發供能，未來科學家期待能在更大尺度上利用這種無形的力量。