英國伯明翰大學(xué)宣布，該校制造和機(jī)械工程學(xué)院講師、華裔科學(xué)家姜開春博士領(lǐng)導(dǎo)的研究小組，開發(fā)出一種只有幾毫米大小的微型發(fā)動機(jī)。別看這種小到可以放在指甲蓋上的發(fā)動機(jī)樣子不起眼，但提供的能量卻是普通電池的300倍。

為了解這一研究成果的有關(guān)情況，記者采訪了姜開春博士。

談到自己的研究成果，姜開春表現(xiàn)出極大的興趣。他說，當(dāng)初他們設(shè)計這種發(fā)動機(jī)的主要目的就是為了替代傳統(tǒng)的電池。自電池發(fā)明以來，雖然在電子設(shè)備小型化和便攜化方面發(fā)揮了重要作用，但由于電池的蓄電量有限，為了使電子設(shè)備持續(xù)工作，必須經(jīng)常更換或充電，在能量供應(yīng)的持久性和連續(xù)性方面受到一定限制，而汽油等碳水化合物燃料在這方面則表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢。在開發(fā)該發(fā)動機(jī)前，他們曾專門對不同類型的電池與燃油進(jìn)行了比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在重量相同的情況下，汽油、氫等碳水化合物燃料提供的能量，平均為電池的300倍。這意味著，同是補(bǔ)充一次能源，使用微型發(fā)動機(jī)驅(qū)動的裝置，要比電池驅(qū)動的裝置工作時間長得多。

另外，據(jù)計算，制造一個電池所消耗的能量，要比電池本身所提供的能量大2000倍，如果再考慮到處理廢舊電池所消耗的能量，那么電池的使用成本就更高了。相比之下，微型發(fā)動機(jī)則簡單得多，只要給它補(bǔ)充一次燃料，它就能連續(xù)不斷地工作幾個月甚至一兩年。不僅免去了經(jīng)常換電池或?yàn)殡姵爻潆姷穆闊已b置本身也可以做得更加小巧輕便。

談到發(fā)動機(jī)的設(shè)計制造，姜開春表示，微型發(fā)動機(jī)的制造與傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)有很大不同。傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)通常是在充滿噪音的廠房中生產(chǎn)出來的，而微型發(fā)動機(jī)卻是在大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)的無塵室中制作完成的。他們現(xiàn)在開發(fā)的微型發(fā)動機(jī)屬于一種內(nèi)燃機(jī)，這種發(fā)動機(jī)與美國科學(xué)家開發(fā)的微型渦輪發(fā)動機(jī)有所不同，內(nèi)部溫度要高許多。為了承受發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的高達(dá)1000攝氏度的高溫，他們在制造材料上選用了氧化鋁和碳化硅。這兩種材料都可以耐1500攝氏度以上的高溫，這就為發(fā)動機(jī)安全運(yùn)轉(zhuǎn)提供了保證。

由于微型發(fā)動機(jī)體積小巧，有些內(nèi)部構(gòu)件只有幾微米，因此在制作工藝上，他們采用了與生產(chǎn)大規(guī)模集成電路相似的技術(shù)。所不同的是，大規(guī)模集成電路要求元件做得越小越好，而用同樣的工藝生產(chǎn)發(fā)動機(jī)，則需要盡量將配件做大。因?yàn)槿剂显诎l(fā)動機(jī)內(nèi)燃燒需要有一定的空間，空間太小燃料將無法點(diǎn)燃，這就要求發(fā)動機(jī)構(gòu)件要保持一定的尺寸。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，他們采用了許多的新技術(shù)。其中最具特色的是他們獨(dú)創(chuàng)的“大厚層光膠處理”技術(shù)。利用這項(xiàng)技術(shù)，現(xiàn)在它們加工的材料厚度已達(dá)到1毫米左右，這在世界上也是很先進(jìn)的。為適應(yīng)不同設(shè)備的需要，科學(xué)家還可以對這種發(fā)動機(jī)的輸出功率進(jìn)行調(diào)整。采用的方法不是生產(chǎn)大小不同的發(fā)動機(jī)，而是將幾個同樣規(guī)格的發(fā)動機(jī)連接起來輸出不同的能量。比如，為手機(jī)提供能量可能一個發(fā)動機(jī)就夠了，為筆記本電腦提供能量則需要將數(shù)個發(fā)動機(jī)連起來共同工作才行。

微型發(fā)動機(jī)的應(yīng)用范圍十分廣泛，除了可取代手機(jī)和便攜式電腦的電池外，在特種、醫(yī)學(xué)和工程制造等領(lǐng)域也有廣泛用途。比如，隨著便攜式電子設(shè)備的增多，本應(yīng)輕裝上陣的士兵現(xiàn)在卻不得不攜帶30多公斤的背包在前方特種，其中至少有1/8的負(fù)載是專為電子設(shè)備提供能源的電池。一些用于偵察和聯(lián)絡(luò)的微型飛機(jī)和微型機(jī)器人也因?yàn)橐獢y帶笨重的電池而使其作用大受影響。如果將這些笨重的電池?fù)Q為微型發(fā)動機(jī)，它們的工作效率將會大為改觀。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，這種發(fā)動機(jī)也有廣闊的用武之地。科學(xué)家可以將它們安裝在糖尿病和心臟病患者使用的醫(yī)療設(shè)備上，利用它們提供的持久動力，定時為糖尿病患者體內(nèi)輸送胰島素或?yàn)樾呐K病人的起搏器提供能量。此外，在制藥、化學(xué)品制造和微型機(jī)械構(gòu)件加工等領(lǐng)域，這種發(fā)動機(jī)也有很大的應(yīng)用潛力。

因此，姜開春對這種發(fā)動機(jī)的發(fā)展前景十分樂觀。他認(rèn)為，這項(xiàng)研究成果很可能先在移動電話行業(yè)使用。隨著發(fā)動機(jī)性能的不斷完善，6年以后，手提電腦和移動電話中的電池將逐步為微型發(fā)動機(jī)所取代，這將對便攜式設(shè)備的能源供應(yīng)方式產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。