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?？茖W(xué)家很想用合成材料模仿這種能力，但做起來很難。

科學(xué)家已經(jīng)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(jī)的地點(diǎn)，不會移動到捕捉太陽光的最佳位置。現(xiàn)在，美國加州大學(xué)洛杉磯分校的研究人員開發(fā)出一種具有趨光性的材料，認(rèn)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(dāng)太陽以75度角照射在它們身上時），比當(dāng)今最好的太陽能系統(tǒng)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(xué)物質(zhì)結(jié)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(dāng)團(tuán)隊(duì)將光線照向其中一根棒子時，面對光線的一側(cè)會發(fā)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(tuán)隊(duì)設(shè)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(shí)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(lǐng)域的一個最大問題。當(dāng)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(zhuǎn)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(jìn)行升級，就可以提高對太陽光的吸收率。