具有趋光性的新材料

一剪梅

在一天中，不管太阳在哪里，向日葵的茎都在移动，从而使花冠总是直面太阳。这种趋光性有助于植物最大程度地吸收阳光。科学家很想用合成材料模仿这种能力，但做起来很难。

科学家已经制造出具有趋光性的材料，但这些材料只是停留在一个随机的地点，不会移动到捕捉太阳光的最佳位置。现在，美国加州大学洛杉矶分校的研究人员开发出一种具有趋光性的材料，认为这是世界上第一种合成的趋光性材料。这些被塑造成棒状的新材料，可以像向日葵茎那样移动和弯曲，从而能够捕捉到太阳90%的可用光能（当太阳以75度角照射在它们身上时），比当今最好的太阳能系统收集的能量还要多两倍。

新材料主要由两部分组成。一种是纳米材料。研究人员将这些纳米颗粒嵌入一种聚合物中。聚合物是由长链的化学物质结合而成的材料，升温时会收缩。聚合物和纳米颗粒一起形成一个棒状物。當团队将光线照向其中一根棒子时，面对光线的一侧会发热并收缩，于是棒子向光束弯曲。一旦棒子的顶部直接指向灯，它的底部冷却，弯曲停止。

研究团队设想，棒子可以排列成行，覆盖整个载体表面，如太阳能电池板或窗户。这样一层毛茸茸的涂层就像“一个迷你向日葵林”。

事实上，用具有趋光性的材料覆盖表面可能会解决太阳能利用领域的一个最大问题。当太阳在天空中移动时，静止的东西——比如墙或屋顶却不会移动。这就是为什么即使是今天最好的太阳能电池板也只能捕获约22%的太阳光能的原因。

一些太阳能电池板白天可以通过转动跟随太阳移动，但是这个过程要额外消耗很多能量。相比之下，具有趋光性的材料可以自行移动以面对光线，而且不需要额外的能量。相信不久的将来，太阳能电池板不用动，通过在其表面覆盖趋光性材料来进行升级，就可以提高对太阳光的吸收率。