中國科研團(tuán)隊(duì)近期公布了一項(xiàng)創(chuàng)新成果，他們成功研發(fā)出一種新型人造樹葉，這種樹葉不僅能模仿自然界中的葉子追蹤太陽軌跡，還具備高效轉(zhuǎn)換太陽能為電能及分解水制取氫氣和氧氣的能力。
該人工樹葉的核心在于其采用的柔性太陽能電極，表面覆蓋了一層特殊的保護(hù)性凝膠。更獨(dú)特的是，樹葉內(nèi)部嵌入了碳納米管，這些納米管被精心嵌入到一種對溫度敏感的聚合物基質(zhì)中。當(dāng)陽光照射到樹葉上時(shí)，碳納米管會局部加熱，導(dǎo)致聚合物收縮，而未被陽光直射的部分則保持原狀，這種差異使得樹葉自然而然地朝向光源彎曲，整個(gè)過程無需任何外部動力裝置，展現(xiàn)了與植物向日性相似的智慧。
在相關(guān)科研論文中，研究人員詳細(xì)闡述了這一新型人工樹葉相較于傳統(tǒng)剛性系統(tǒng)的顯著優(yōu)勢。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，在45度斜射光條件下，該設(shè)備的水分解效率比傳統(tǒng)系統(tǒng)提升了47%；而當(dāng)光線垂直照射（90度角）時(shí)，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%，這一成果令人矚目。
該樹葉的制作工藝也采用了創(chuàng)新方法，將光活性材料直接沉積在輕質(zhì)塑料基底上，而非傳統(tǒng)的玻璃材質(zhì)，這不僅減輕了重量，還提高了靈活性。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“廢氣”順利排出系統(tǒng)。在長達(dá)65小時(shí)的連續(xù)測試中，樹葉的光電極仍保持了73%的初始活性，證明了其出色的耐用性。
更令人興奮的是，這種受自然啟發(fā)的人工樹葉在水下環(huán)境中同樣表現(xiàn)出色，而傳統(tǒng)的太陽能電池板和其他類型的人工樹葉在水下往往難以正常工作。新型樹葉能夠穩(wěn)定地通過分解水產(chǎn)生氫氣和氧氣，且這兩種氣體分別聚集在電極的不同位置，便于收集和利用。
然而，盡管這一成果取得了顯著突破，科研團(tuán)隊(duì)也坦誠地指出了技術(shù)規(guī)模化應(yīng)用前面臨的挑戰(zhàn)。其中，碳納米管結(jié)構(gòu)在多次追蹤循環(huán)后性能下降的問題尤為突出，這直接影響了光追蹤的響應(yīng)速度。在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中，風(fēng)力和水流也可能對樹葉的運(yùn)動狀態(tài)和效率產(chǎn)生不可忽視的影響。科研團(tuán)隊(duì)表示，他們將繼續(xù)致力于解決這些問題，推動這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)早日走向?qū)嵱没?/p>
