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中國航空報訊：美國德克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯分校開發(fā)了一種稱為“捻線”的新型碳納米管紗線，這種紗線在拉伸或加捻時會產(chǎn)生電力?？p在紡織品上的捻線可以感知人類的運動；安裝在鹽水中的捻線可以從海浪的運動中收集能量；而這種新型捻線甚至可以為超級電容器充電。

德克薩斯大學(xué)的研究人員2017年發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的一項研究中首次描述了twistrons捻線，它是由碳納米管（CNTs）組成的，碳納米管被扭曲成高強度、輕質(zhì)纖維或紗線，其中可以加入電解質(zhì)。以前版本的捻絲管具有很高的彈性，研究人員通過引入大量的捻度來實現(xiàn)這一點，使紗線線圈像一個過度扭曲的橡皮筋。線圈的紗線通過反復(fù)拉伸和釋放，或者通過加捻和解開來產(chǎn)生電力。

在這項新研究中，研究小組將三股單獨的碳納米管纖維纏繞在一起，制成一根紗線，類似于紡織品中使用的傳統(tǒng)紗線的構(gòu)造方式。用于紡織品的復(fù)合紗線通常是由單絲在一個方向加捻，然后多股在相反的方向纏繞在一起，以制成最終的紗線。這種異手性結(jié)構(gòu)提供了抗解開的穩(wěn)定性。但是本研究中性能最高的碳納米管纏繞管是同手性的，他們向同一個方向纏繞。

在對CNT紗線的實驗中，研究人員證明了拉伸收集的能量轉(zhuǎn)換效率為17.4%，扭轉(zhuǎn)收集的能量轉(zhuǎn)換效率為22.4%。

研究人員發(fā)現(xiàn)，用三層結(jié)構(gòu)紗線可提供最佳性能。該團(tuán)隊使用三層扭曲器進(jìn)行了幾次概念驗證實驗。在一次演示中，他們通過在氣球和裝滿鹽水的水族箱底部之間安裝一個三層旋梁來模擬海浪發(fā)電。他們還在一個重達(dá)3.2mg的陣列中布置了多個層狀扭曲管，并反復(fù)拉伸它們以給超級電容器充電，超級電容器有充足的能量為五個小型發(fā)光二極管，一個數(shù)字手表和一個數(shù)字濕度/溫度傳感器供電。該團(tuán)隊還將CNT紗線縫制成棉織物補丁，然后將其纏繞在人的肘部。當(dāng)人反復(fù)彎曲肘部時會產(chǎn)生電信號，這表明纖維可用于感知和收集人體運動。

關(guān)鍵詞： 德克薩斯大學(xué)