北京
近日，来自中国的科研团队开发出一种新型人造树叶，该树叶能够像真实树叶一样追踪太阳的运动轨迹，并具备高效生产电力及分解水制取氢气和氧气的能力。
该新型人工树叶采用了柔性太阳能电极，并覆盖了一层保护性凝胶涂层。同时，树叶内部嵌入了碳纳米管，这些纳米管被嵌入到一种对温度敏感的聚合物中。当树叶暴露在阳光下时，碳纳米管会局部受热，导致聚合物收缩，而未直接暴露在阳光下的部分则保持膨胀状态，从而使树叶向光源“弯曲”。这种机制无需借助马达或其他设备，即可自动面向光源，其原理类似于植物追踪太阳的方式。
在《先进功能材料》期刊上发表的相关论文中，研究人员指出，这种新型人工树叶相较于传统刚性系统具有显著优势。例如，在 45 度角的光照条件下，该设备的水分解效率比传统系统高出 47%；当光照角度为 90 度时，其追踪系统产生的氢气和氧气量比传统系统高出 866%。
据了解，该树叶采用了一种新的制造技术，将光活性材料沉积在轻质塑料上，而非传统的玻璃。研究人员还利用水凝胶涂层制造了植物细胞质的人工复制品。这种涂层具有透气性，允许水分进入让并“废气”逸出系统。在连续运行 65 小时后，树叶的光电极（用于分解水的装置）仍保持了 73% 的活性。
此外，受自然启发的人工树叶在水下环境中表现出色，而传统太阳能电池板和其他人工树叶在水下往往难以正常工作。研究人员表示，新型树叶能够通过完全分解水稳定地生产氢气和氧气，且产物分别集中在电极上。
尽管成果令人振奋，但科研团队指出，该技术在规模化应用前仍面临诸多挑战。例如，碳纳米管结构元件在多次追踪循环后性能会逐渐下降，这严重影响了光追踪响应时间。此外，风和水流在实际应用中可能会对树叶的运动和效率产生显著影响。
来源：IT之家
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