具有趨光性的新材料

一剪梅

在一天中，不管太陽在哪里，向日葵的莖都在移動，從而使花冠總是直面太陽。這種趨光性有助于植物最大程度地吸收陽光。科學家很想用合成材料模仿這種能力，但做起來很難。

科學家已經制造出具有趨光性的材料，但這些材料只是停留在一個隨機的地點，不會移動到捕捉太陽光的最佳位置。現在，美國加州大學洛杉磯分校的研究人員開發出一種具有趨光性的材料，認為這是世界上第一種合成的趨光性材料。這些被塑造成棒狀的新材料，可以像向日葵莖那樣移動和彎曲，從而能夠捕捉到太陽90%的可用光能（當太陽以75度角照射在它們身上時），比當今最好的太陽能系統收集的能量還要多兩倍。

新材料主要由兩部分組成。一種是納米材料。研究人員將這些納米顆粒嵌入一種聚合物中。聚合物是由長鏈的化學物質結合而成的材料，升溫時會收縮。聚合物和納米顆粒一起形成一個棒狀物。當團隊將光線照向其中一根棒子時，面對光線的一側會發熱并收縮，于是棒子向光束彎曲。一旦棒子的頂部直接指向燈，它的底部冷卻，彎曲停止。

研究團隊設想，棒子可以排列成行，覆蓋整個載體表面，如太陽能電池板或窗戶。這樣一層毛茸茸的涂層就像“一個迷你向日葵林”。

事實上，用具有趨光性的材料覆蓋表面可能會解決太陽能利用領域的一個最大問題。當太陽在天空中移動時，靜止的東西——比如墻或屋頂卻不會移動。這就是為什么即使是今天最好的太陽能電池板也只能捕獲約22%的太陽光能的原因。

一些太陽能電池板白天可以通過轉動跟隨太陽移動，但是這個過程要額外消耗很多能量。相比之下，具有趨光性的材料可以自行移動以面對光線，而且不需要額外的能量。相信不久的將來，太陽能電池板不用動，通過在其表面覆蓋趨光性材料來進行升級，就可以提高對太陽光的吸收率。