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纳米管衬衫的能量收集?

2018年5月4日
通过拉伸和放松由碳基纳米管纤维制成的紧紧缠绕的纱线,研究人员发明了一种方法,以电能的形式收集和存储这种运动。

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对聪明才智的限制显然很少,用于寻求独特而创新的方法,以通过能量收获来获得某种东西(差不多)。在许多选择中是热梯度,温度波动,浪费,撞击光,声波,风和振动,引用一些更明显的。但如果你的衣服可以是存储收获的来源怎么办?

一个小组在德克萨斯大学(达拉斯)纳米技术研究所,与汉阳大学的类似群组(韩国首尔)的合作关系,我们正在寻求做到这一点,使用与将基于碳的纳米管创建的纤维称为“Tumprons”。这些纳米管纤维在涂覆或浸没在盐水之类的电解质中产生超级电容器,然后通过超级电容器内的纤维的扭转运动移动,作为电荷移动和储存电位。

他们报告称,在30段/秒的拉伸过程中,其容量高达300 F/gm,动力收集能力高达250 kW/kg。然而,重要的是要记住,这种电容器的体积是巨大的,因为基于纳米管的纤维材料非常轻。

他们的研究发表在美国科学促进会(AAAS)上科学”,从碳纳米管纱线捻度中获取电能,“解释他们如何创建管道并在演示项目中使用它们。研究科学家Na Li博士和该研究的联合主导作者的研究科学家表示,“从根本上说,这些纱线是超级电容器。在正常电容中,您可以使用电池的电能 - 为电容器添加电荷。但在我们的情况下,当您将碳纳米管纱线插入电解质浴时,纱线由电解质本身充电。不需要外部电池或电压。“

1.超级电容器是由碳纳米管纤维制成的扭曲纱线制成的,在拉伸和放松时,纤维的扭曲和放松产生电能,作为电能的来源和存储介质。(资料来源:德克萨斯大学)

该过程从碳纳米管开始,大约10nm的中空圆柱体是直径的。多根纤维旋转到纱线中,纱线又通过“超手”股线,类似于卷绕橡皮筋(图1).当收割机纱线由于运动而被扭曲时,它会减少碳纳米管纱线的体积。这使得纱线上的电荷靠得更近,并增加了与纱线中储存的电荷相关的能量,这些能量随后可以被提取出来。

通过将一根捻度纱线与一种人造肌肉聚合物(他们的另一个研究领域)连接起来,这种人造肌肉聚合物在加热和冷却时会收缩和膨胀,研究人员演示了这些纱线如何从运动中提取和存储电能。检查科学/ AAAS视频:

在实验室中,研究人员发现,一根几毫克重的捻度纱线可以为一个小LED供电,每当纱线被拉伸时,这个小LED就会发光(图2)

他们还将Tumpron缝成衬衫,普通呼吸拉伸纱线并产生电信号;他们推测,即使是一个自动呼吸传感器也是可能的。在大规模的规模上,海水可以用作电解质,如同联合领导作者施欣欣议员博士·纳米敦研究所所示。

2.在一个基本的演示中,LED是通过捻线拉伸来供电的。(来源:ars技术)

金在气球和海床上的下沉器之间绑了一根10厘米、1毫克的纱线。每当海浪经过时,气球就会上升,将纱线拉伸至25%,并产生可测量的能量。当然,由于成本、可制造性、可靠性、物理磨损、能量密度、效率和其他因素的问题,许多创新的能量储存和收获项目在现实世界中并不成功。

不过,调查人员已经为这项技术申请了专利。在美国,这项研究由空军、空军科学研究办公室、NASA、海军研究办公室和罗伯特·韦尔奇基金会资助。在韩国,这项研究得到了韩美同盟的支持。国家研究基金和科技部空军合作计划和自主驱动创新研究中心。

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