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蒸汽火車時代，乘客們驚嘆于更大和更強(qiáng)大的發(fā)動機(jī)。隨著時代的發(fā)展，技術(shù)的進(jìn)步，科學(xué)家仍在開發(fā)蒸汽發(fā)動機(jī)，但是現(xiàn)代的蒸汽發(fā)動機(jī)并不是越大越好，而是越微觀越好，德國科學(xué)家最近研制了一款微型蒸汽機(jī)，經(jīng)測量，只有1毫米的千分之三。/ J* x$ k7 l4 a, L4 S6 s
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2011-12-14 11:08 上傳
- b W4 ^8 O; {3 m$ Z9 F. F' c 德國斯圖加特大學(xué)和斯圖加特馬克斯普朗克智能系統(tǒng)研究所的研究人員利用激光束和一個漂浮在水中的單粒子研制了這款微型蒸汽機(jī)。研究員克萊門斯•柏秦格（Clemens Bechinger ）說：“我們已經(jīng)開發(fā)出世界上最小的蒸汽發(fā)動機(jī)，或更精確說，是最小的斯特林發(fā)動機(jī)（Stirling engine），而且發(fā)現(xiàn)，這種機(jī)器確實(shí)可以運(yùn)行�！痹�200年前，英國牧師羅巴特•斯特林（Robert Stirling）發(fā)明的熱力發(fā)動機(jī)是一個充滿氣體的氣缸，它通過定期加熱和冷卻，使氣體膨脹和收縮，這就使活塞運(yùn)動，驅(qū)動車輪。& ^4 K4 [- D6 p- W. G" P
微觀世界的規(guī)律決定研究人員無法按照一個正常大小的的設(shè)計(jì)圖來構(gòu)建微小的發(fā)動機(jī)。研究員瓦倫丁•波利科爾（Valentin Blickle）說：“我們成功地縮小了熱力發(fā)動機(jī)的重要組成部分的尺寸，如工作氣體和活塞的尺寸縮小到只有幾微米，然后將它們組裝成一臺機(jī)器�！� 因此，斯圖加特的實(shí)驗(yàn)工作氣體就不再是由無數(shù)分子組成的，而只是一個尺寸只有3微米（一微米相當(dāng)于千分之一毫米）的單一的塑料珠子，它漂浮在水中。由于這種塑料粒子比原子大1萬倍左右，因此，研究人員可以在顯微鏡下直接觀察它的運(yùn)動。2 U) n9 E6 e" ^) d
研究人員取代了在氣缸中周期性上下活動的活塞，而采用聚焦的激光束，其強(qiáng)度會發(fā)生周期性變化。激光的光學(xué)力量限制塑料粒子的運(yùn)動，使處于較大或較小的水平，像大型熱發(fā)動機(jī)的氣體壓縮和膨脹的情形。為了使系統(tǒng)正常工作，它必須在膨脹的過程中從外部加熱，就像蒸汽機(jī)的鍋爐。研究人員還取代了老式煤火蒸汽機(jī)，采用另一個激光束，可以對水進(jìn)行突然加熱，但也可使它盡快降溫，只要關(guān)閉就行。# T$ D4 M! a4 L/ k* i) O U2 W
盡管一些水分子與粒子碰撞導(dǎo)致這種機(jī)器會濺射東西，但它的運(yùn)轉(zhuǎn)效率驚人。研究人員驚奇地發(fā)現(xiàn)該發(fā)動機(jī)每個周期轉(zhuǎn)換的能量一樣多，并以同樣的效率運(yùn)行，就像運(yùn)行正常的宏觀熱力發(fā)動機(jī)。克萊門斯•柏秦格說：“我們的實(shí)驗(yàn)使我們初步觀察到，有能量平衡的熱發(fā)動機(jī)也可運(yùn)行在小尺度。雖然我們的機(jī)器還不能做任何有用的工作，但是從原則上說，沒有什么因素會妨礙它在微米尺度運(yùn)行。這無疑是個好消息，人們將來可設(shè)計(jì)可靠、高效的微型機(jī)械�！�) v) A9 L; f) A- k( j% P! B
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發(fā)表于 2011-12-14 11:10:00
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