簡(jiǎn)單來(lái)講，你拿一條紗線(xiàn)，拉伸它，就會(huì)產(chǎn)生電能。把它們縫進(jìn)上衣，無(wú)需外加電源，人正常呼吸就能產(chǎn)生電信號(hào)。”美國(guó)德克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯分校納米研究所卡特·海恩斯博士就近日發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的一項(xiàng)中外合作研究成果接受采訪(fǎng)時(shí)說(shuō)。
這種名為T(mén)wistron的紗線(xiàn)由許多碳納米管紡成，單根碳納米管直徑比人頭發(fā)絲直徑小一萬(wàn)倍。為了使紗線(xiàn)具有高彈性，研究人員不斷提高捻度，使其形成類(lèi)似彈簧的結(jié)構(gòu)。
“這些紗線(xiàn)本質(zhì)上是一種超級(jí)電容器，但它無(wú)需外加電源來(lái)充電。”納米研究所李娜博士告訴科技日?qǐng)?bào)記者。因?yàn)樘技{米管與電解質(zhì)的化學(xué)電勢(shì)不同，當(dāng)紗線(xiàn)浸入電解質(zhì)時(shí)，一部分電荷便會(huì)嵌入其中。紗線(xiàn)被拉伸時(shí)，體積減小，使電荷相互靠近，電荷產(chǎn)生的電壓增高，從而獲得電能。
“以每秒30次的頻率拉伸時(shí)，紗線(xiàn)可產(chǎn)生250瓦/千克的峰值電功率。一根重量小于蒼蠅的紗線(xiàn)，每次被拉伸時(shí)，就可以點(diǎn)亮一個(gè)LED。”納米研究所主任、文章通訊作者之一雷·鮑曼博士介紹說(shuō)，與其他可織布發(fā)電纖維相比，單位重量的Twistron紗線(xiàn)產(chǎn)生的電功率可提高百倍以上。
值得一提的是，鹽水也可作為電解質(zhì)。發(fā)電紗線(xiàn)的輸出可隨紗線(xiàn)體積的增大，以及并行工作的紗線(xiàn)數(shù)量的增高而等比例放大。“如果降低生產(chǎn)成本，Twistron最終可用于海浪發(fā)電。”鮑曼表示。
據(jù)悉，目前碳納米管紗線(xiàn)最適合的應(yīng)用是為傳感器或物聯(lián)網(wǎng)通訊供電。“基于我們實(shí)現(xiàn)的平均輸出功率，只需31毫克的紗線(xiàn)，便可為物聯(lián)網(wǎng)在一個(gè)半徑100米的范圍內(nèi)，每10秒鐘傳輸2千字節(jié)數(shù)據(jù)包。”
