「無齒」傳動系統？液體齒輪挑戰人類五千年的機械設計

從古代水車、鐘錶，到現代汽車與工業設備，動力的傳遞大多依賴實體齒輪彼此咬合。在人類機械史中，齒輪幾乎是最基本、也最長壽的結構之一。美國紐約大學的研究團隊，提出一種以液體代替齒輪的「無齒」傳動系統。

研究人員將兩個圓柱體放入高黏度液體中，例如水與甘油的混合液。當其中一個圓柱開始旋轉時，會在液體中產生穩定的流動結構，進而帶動另一個圓柱轉動。整個過程中，兩個圓柱並沒有直接接觸，動力是透過液體流動間接傳遞。圓柱之間的距離會影響轉動的方式。當兩者距離較近時，液體中的渦流會讓第二個圓柱以相反方向旋轉，效果類似傳統齒輪。若距離拉遠，流動型態改變，兩個圓柱反而會朝同一方向轉動，行為更像皮帶傳動系統。

相較於實體齒輪，液體齒輪最大的差異在於「沒有接觸」。沒有齒面摩擦理論上也不會產生磨損，較不容易因灰塵或異物卡死。此外，透過調整液體的黏度、流速或幾何配置，傳動特性也能隨之改變，提供較高的設計彈性。

不過，研究團隊也指出，這項技術目前仍停留在實驗室階段，距離實際應用仍有一段距離。液體齒輪不太可能全面取代金屬齒輪，但在微型機械、柔性機器人，或需要避免機械磨損的特殊環境中，可能會成為一種新的選項。這裡看更多。