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太陽(yáng)能板實(shí)現(xiàn)自我清潔更方便也更具效能

2023-11-28 14:10:53來(lái)源：化工儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能板閱讀量：1201

導(dǎo)讀：香港理工大學(xué)機(jī)械工程系教授王鉆開(kāi)從昆蟲(chóng)上獲得靈感，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)與中山大學(xué)先進(jìn)制造學(xué)院團(tuán)隊(duì)合作。

　　太陽(yáng)能是目前備受關(guān)注的可再生能源，背后是龐大的發(fā)展前景與市場(chǎng)吸引力。而支撐起太陽(yáng)能應(yīng)用的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)便是光伏電池。時(shí)至今日，隨著光伏電池的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的太陽(yáng)能發(fā)電基地被建設(shè)起來(lái)，甚至不少城市居民樓也開(kāi)始嘗試鋪設(shè)太陽(yáng)能電池來(lái)調(diào)節(jié)城市供電。能源發(fā)展整體呈現(xiàn)出積極向好的趨勢(shì)。

　　自然，這種趨勢(shì)背后也得益于光伏電池技術(shù)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)收益，但事實(shí)上，在實(shí)際使用的過(guò)程中，光伏電池的收益其實(shí)是遠(yuǎn)不及預(yù)期的。這一方面原因是溫度對(duì)光電效能的負(fù)面影響，目前還沒(méi)有好的解決辦法；另一方面原因就在于灰塵對(duì)于光伏電池持續(xù)性的影響。并且灰塵也很大程度的影響了太陽(yáng)能在我國(guó)的普及。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，目前我國(guó)主要的光電產(chǎn)業(yè)都建設(shè)在空曠、光照充足且溫度相對(duì)合適的西部地區(qū)，但西部地區(qū)塵土飛揚(yáng)時(shí)常出現(xiàn)，整體環(huán)境有相對(duì)缺水，因此電池板的清潔成為了大問(wèn)題。電池板蒙塵次數(shù)多次發(fā)生，發(fā)電效能下來(lái)了，太陽(yáng)能利用率以及成本轉(zhuǎn)化率也就下來(lái)了。

　　不過(guò)這個(gè)問(wèn)題最近可能就要被解決了，香港理工大學(xué)機(jī)械工程系教授王鉆開(kāi)從昆蟲(chóng)上獲得靈感，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)與中山大學(xué)先進(jìn)制造學(xué)院團(tuán)隊(duì)合作，成功開(kāi)發(fā)出一種能和光伏電池板結(jié)合的仿生機(jī)器人，有助于電池板實(shí)現(xiàn)自我清潔系統(tǒng)。

　　而提供靈感的昆蟲(chóng)其實(shí)是我們熟悉的蜜蜂。根據(jù)相關(guān)報(bào)道介紹，王教授發(fā)現(xiàn)，盡管蜜蜂需要經(jīng)常與花粉花蜜接觸，并且也會(huì)像其他昆蟲(chóng)那樣用前肢清理觸角，但卻很少會(huì)用口器來(lái)清理前肢。于是王教授及開(kāi)始懷疑蜜蜂的前肢是不是存在特殊的自潔方式，并在高速攝影機(jī)的幫助下驗(yàn)證了這一點(diǎn)——蜜蜂清潔觸角的過(guò)程中，前肢上用于清理的部分會(huì)將粘在前肢上的顆粒彈開(kāi)，并且非常迅速。

　　了解到這一點(diǎn)后，研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)始從蜜蜂前肢上類(lèi)似“梳子”的部分著手，分析了其中結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了一些有趣的特點(diǎn)。報(bào)告中是這樣說(shuō)的：“‘梳子’由很多梳毛組成，每根梳毛長(zhǎng)約38微米，上面有跨越近兩個(gè)數(shù)量級(jí)的剛度梯度，其尖端是軟的，但到根部逐漸變硬。當(dāng)刷觸角時(shí)，‘梳子’彎曲變形儲(chǔ)存彈性能量，那些精妙的剛度梯度結(jié)構(gòu)可增大彈性能量的儲(chǔ)存，加速?gòu)椥阅艿尼尫牛s短能量“爆發(fā)”的時(shí)間，產(chǎn)生并輸出更大的慣性力，以克服黏附力，將花粉和灰塵顆粒飛速?gòu)棾鋈?rdquo;(資料來(lái)源:中國(guó)科學(xué)報(bào))。于是相關(guān)團(tuán)隊(duì)就開(kāi)始嘗試，能否在宏觀層面上模仿這種結(jié)構(gòu)。

　　最終，在歷經(jīng)多次失敗后，他們終于成功實(shí)現(xiàn)了仿生剛度梯度彈射器，并以此作為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)了自清潔機(jī)器人。更重要的是，這種機(jī)器人不僅僅可以作用于電池板，對(duì)于其他有清潔需求，但清潔難度高的戶外大型基礎(chǔ)設(shè)施，均可以使用，以起到防塵的目的。同時(shí)，相關(guān)的成果還有利于生物材料、功率調(diào)制以及能量轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域的研究的進(jìn)一步開(kāi)展。而這一切或許都要?dú)w功于自然界的神奇與科研團(tuán)隊(duì)的努力。

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