碳纳米管 “twistron” 纱线拉伸时会产生电能: 研究

科学家们已经开发了高科技的 “twistro” 纱线，当拉伸或扭曲时会产生电能，这一进步可能会导致未来的自供电可穿戴健康监视器以及智能衣服。研究人员说，纱线具有各种可能的应用，例如从海浪运动或温度波动中收集能量。

他们说，当缝在衬衫上时，这些纱线就可以用作自动呼吸监视器。美国德克萨斯大学达拉斯分校副研究教授卡特·海恩斯 (Carter Haines) 表示: “想到twistro收割机，最简单的方法是，你有一根纱线，你拉伸它，然后就会通电。”

纱线由碳纳米管构成，碳纳米管是直径比人发小10,000倍的碳空心圆柱体。研究人员首先将纳米管捻纺成高强度，轻质的纱线。为了使纱线具有很高的弹性，他们引入了如此多的扭曲，以至于纱线像过度扭曲的橡皮筋一样盘绕。

为了发电，纱线必须浸没在离子传导材料或电解质中或涂有离子传导材料或电解质，其可以像普通食盐和水的混合物一样简单。“从根本上说，这些纱线是超级电容器，” UT达拉斯大学的研究科学家，该研究的共同主要作者Na Li说。

“在普通电容器中，您会像电池一样使用能量来向电容器添加电荷。但是在我们的情况下，当您将碳纳米管纱线插入电解质浴中时，纱线会由电解质本身充电。不需要外部电池或电压，“李说。海恩斯说，当收割机纱线加捻或拉伸时，碳纳米管纱线的体积会减少，从而使纱线上的电荷更靠近并增加其能量。

这增加了与存储在纱线中的电荷相关的电压，从而能够收集电力。UT达拉斯的雷·鲍曼 (Ray Baughman) 说，将盘绕的twistro纱线每秒拉伸30次，当归一化为收割机的重量时，每千克峰值电力产生250瓦。研究人员表明，重量小于家蝇的twistro纱线可以为小LED供电，每次拉伸纱线时，LED都会点亮。

为了表明twistrons可以从环境中获取浪费的热能，Li将twistrons纱线连接到聚合物人造肌肉上，该人造肌肉在加热和冷却时收缩并膨胀。Twistro收割机将聚合物肌肉产生的机械能转换为电能。

李说: “人们对利用废弃能源为物联网供电非常感兴趣，比如分布式传感器阵列。”李说: “twistro技术可能被用于更换电池不切实际的应用。”