中國科研團(tuán)隊(duì)近日取得突破性進(jìn)展，成功研發(fā)出一種仿生人工樹葉，該樹葉不僅能夠模擬真實(shí)樹葉追蹤太陽軌跡的能力，還具備高效轉(zhuǎn)化太陽能為電能以及分解水產(chǎn)氫產(chǎn)氧的功能。
在《先進(jìn)功能材料》雜志上發(fā)表的研究論文中，科研團(tuán)隊(duì)指出，與傳統(tǒng)剛性系統(tǒng)相比，這款新型人工樹葉展現(xiàn)出了顯著優(yōu)勢。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在45度角的光照條件下，其水分解效率比傳統(tǒng)系統(tǒng)提高了47%；而在90度光照條件下，其追蹤系統(tǒng)產(chǎn)生的氫氣和氧氣量更是高出傳統(tǒng)系統(tǒng)866%。
該人工樹葉的制造采用了創(chuàng)新技術(shù)，將光活性材料沉積在輕質(zhì)塑料基底上，取代了傳統(tǒng)的玻璃材質(zhì)。研究團(tuán)隊(duì)還利用水凝膠涂層模擬了植物細(xì)胞質(zhì)的結(jié)構(gòu)，這種涂層具有良好的透氣性，既能保證水分進(jìn)入，又能讓產(chǎn)生的氣體順利排出。在連續(xù)65小時的測試中，樹葉的光電極保持了73%的活性，展現(xiàn)了良好的耐用性。
值得注意的是，這款受自然啟發(fā)的人工樹葉在水下環(huán)境中同樣表現(xiàn)出色，而傳統(tǒng)太陽能電池板和其他人工樹葉在水下往往性能受限。新型樹葉能夠穩(wěn)定地分解水產(chǎn)生氫氣和氧氣，且產(chǎn)物分別聚集在相應(yīng)的電極上，為水下能源利用提供了新的可能。
然而，科研團(tuán)隊(duì)也坦誠地指出了該技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)。例如，碳納米管結(jié)構(gòu)在多次追蹤循環(huán)后性能會有所下降，影響了光追蹤的響應(yīng)時間。在實(shí)際應(yīng)用中，風(fēng)力和水流可能會對樹葉的運(yùn)動和效率產(chǎn)生不利影響。這些挑戰(zhàn)為后續(xù)的研究和優(yōu)化指明了方向。
