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仿生“心脏”可有节律泵出液体

时间:2013-11-15 17:45来源:未知 作者:admin 点击:
邦众环保设备机构中心 讯 据物理学家组织网11月8日报道,最近,英国西英格兰大学和布里斯托尔大学研究人员利用一种叫做形状记忆合金的智能材料,开发出一种人造心脏设备,能把人体排泄物尿液泵入到未来生态机器人(EcoBot)的发动机舱,作为这种自供机器人发
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  据物理学家组织网11月8日报道,最近,英国西英格兰大学和布里斯托尔大学研究人员利用一种叫做“形状记忆合金”的智能材料,开发出一种“人造心脏”设备,能把人体排泄物——尿液泵入到未来生态机器人(EcoBot)的“发动机舱”,作为这种自供机器人发电用的原料。相关论文发表在最近的英国《生物灵感与仿生学》杂志上。

  EcoBot是一种靠收集废物转化为电能,就能完全自动工作的机器人。现已证明,这种机器人能利用腐烂水果、蔬菜、废水、污浆和人类尿液产生自身所需电力。过去10年来,研究人员已经给EcoBot造出了4种发电机,每种都是由微生物燃料电池来发电,通过活微生物消化废有机物,产生低功率电。但目前的EcoBot是用传统发动机泵给燃料电池输送液体燃料,容易产生机械故障或堵塞。

  新的“人造心脏”内体积约24.5毫升,制造材料是由形状记忆合金制成的“人造肌肉”,形状记忆合金能“记得”它们最初的形状,使人造心脏模仿人类心脏的工作模式,通过压缩泵体把液体燃料压出来。

  当通电加热时,人造肌肉就会挤压心脏-泵中心的一个柔软区域,将尿液泵出来并达到一定高度,供给EcoBot的燃料电池。断电时人造肌肉会冷却,恢复为它们最初的形状,让心脏-泵休息,以备下一轮循环。以尿液为原料的一组(24个)微生物燃料电池所产生的电力足够给一个电容器充电,储存的电可用于让人造心脏再次起泵。

   “人造心脏在机械构造上比传统电动泵更简单,它是靠人造肌肉纤维来产生泵运动,而不是电马达,电马达组装上更复杂。”论文第一作者、西英格兰大学精细打印研究中心的彼得·瓦特斯说,“在城市,它们可以用公共卫生间的尿液再次充电;在农村,可以用从农场收集的液体废弃物。”

  未来的EcoBot可以在受到污染或猛兽出没的危险地区执行监控工作,人们只需要很少的维修。瓦特斯说:“我们推测,将来尿液发电的EcoBot将从事环境监控工作,比如检测温度、湿度和空气质量。许多EcoBot在一起,也能作为移动分布式传感网络使用。

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