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仿生“心臟”可有節律泵出液體
發表日期：2013-11-19 點擊次數: 898
最近，英國西英格蘭大學和布里斯托爾大學研究人員利用一種叫做“形狀記憶合金”的智能材料，開發出一種“人造心臟”設備，能把人體排泄物――尿液泵入到未來生態機器人（EcoBot）的“發動機艙”，作為這種自供機器人發電用的原料。相關論文發表在最近的英國《生物靈感與仿生學》雜志上。
EcoBot是一種靠收集廢物轉化為電能，就能完全自動工作的機器人?，F已證明，這種機器人能利用腐爛水果、蔬菜、廢水、污漿和人類尿液產生自身所需電力。過去10年來，研究人員已經給EcoBot造出了4種發電機，每種都是由微生物燃料電池來發電，通過活微生物消化廢有機物，產生低功率電。但目前的EcoBot是用傳統發動機泵給燃料電池輸送液體燃料，容易產生機械故障或堵塞。
新的“人造心臟”內體積約24.5毫升，制造材料是由形狀記憶合金制成的“人造肌肉”，形狀記憶合金能“記得”它們最初的形狀，使人造心臟模仿人類心臟的工作模式，通過壓縮泵體把液體燃料壓出來。
當通電加熱時，人造肌肉就會擠壓心臟-泵中心的一個柔軟區域，將尿液泵出來并達到一定高度，供給EcoBot的燃料電池。斷電時人造肌肉會冷卻，恢復為它們最初的形狀，讓心臟-泵休息，以備下一輪循環。以尿液為原料的一組（24個）微生物燃料電池所產生的電力足夠給一個電容器充電，儲存的電可用于讓人造心臟再次起泵。
“人造心臟在機械構造上比傳統電動泵更簡單，它是靠人造肌肉纖維來產生泵運動，而不是電馬達，電馬達組裝上更復雜。”論文第一作者、西英格蘭大學精細打印研究中心的彼得?瓦特斯說，“在城市，它們可以用公共衛生間的尿液再次充電；在農村，可以用從農場收集的液體廢棄物。”
未來的EcoBot可以在受到污染或猛獸出沒的危險地區執行監控工作，人們只需要很少的維修。瓦特斯說：“我們推測，將來尿液發電的EcoBot將從事環境監控工作，比如檢測溫度、濕度和空氣質量。許多EcoBot在一起，也能作為移動分布式傳感網絡使用。”