новая энергия

Команда исследователей из Техасского университета в Далласе изобрела нити из нанотрубок, которые превращают механическое движение в электричество, когда их растягивают или скручивают. Как впервые описано в исследовании, опубликованном в 2017 году в журнале Science, нити состоят из углеродных нанотрубок, которые представляют собой полые углеродные цилиндры, диаметр которых в 10 000 раз меньше человеческого волоса. В исследовании, опубликованном 26 января в журнале Nature Energy, сообщается, что предыдущие версии пряжи, получившие название твистроны, были очень эластичными и могли генерировать электричество, многократно растягиваясь и отпуская или скручивая и раскручивая.

С тех пор команда усовершенствовала процесс твистронов, в результате чего волокна стали более эффективными и производят больше электроэнергии, чем старые модели. В своем новом исследовании исследователи не скручивали волокна до точки скручивания. Вместо этого они переплели три отдельные пряди волокон, чтобы получить единую пряжу, очень похоже на то, как изготавливается традиционная шерстяная или хлопчатобумажная пряжа, но с другой круткой.

Доктор Рэй Боуман, директор Института нанотехнологий Алана Г. МакДиармида в Университете Далласа и автор исследования, объясняет: «Клейкая пряжа, используемая в текстиле, обычно состоит из отдельных прядей, которые скручены в одном направлении, а затем сложены вместе в в противоположном направлении, чтобы сделать последнюю нить. Эта гетерохиральная конструкция обеспечивает устойчивость к раскручиванию». Боуман, заслуженный руководитель кафедры химии имени Роберта А. Уэлча в Школе естественных наук и математики, добавляет: «Напротив, наши высокопроизводительные твистроны со слоями углеродных нанотрубок имеют однонаправленное скручивание и скручивание — они гомохиральны, а не гомохиральны. гетерохиральный,'- сказал Боуман.

все изображения предоставлены Техасским университетом в Далласе.

исследователи С помощью экспериментов удалось показать, что новая пряжа продемонстрировала эффективность преобразования энергии 17,4 % для сбора энергии растяжения (растяжения) и 22,4 % для сбора энергии кручения (скручивания). Это позволило достичь пиковой эффективности преобразования энергии 7,6%. «Эти твистроны имеют более высокую выходную мощность на вес комбайна в широком диапазоне частот — от 2 до 120 Гц — чем сообщалось ранее для любого не твистронного комбайна, основанного на материалах, который собирает механическую энергию».- сказал Баугман.

Боуман упомянул, что команде удалось улучшить характеристики скрученных твистронов за счет бокового сжатия пряжи при растяжении или скручивании. Этот обновленный процесс позволяет слоям вступать в контакт друг с другом, что влияет на электрические свойства пряжи.

«Наши материалы делают что-то очень необычное»— пояснил Боуман. «Когда вы их растягиваете, они не становятся менее плотными, а становятся более плотными. Такое уплотнение сближает углеродные нанотрубки и способствует их способности собирать энергию. У нас есть большая команда теоретиков и экспериментаторов, пытающихся полнее понять, почему мы получаем такие хорошие результаты».

Исследователи обнаружили, что формирование пряжи из трех слоев обеспечивает оптимальную производительность. После нескольких испытаний они обнаружили, что новая нить может служить для определения и сбора информации о движении человека. Чтобы продемонстрировать практичность, команда сшила пряжу УНТ в лоскут из хлопчатобумажной ткани, который затем обернули вокруг локтя человека. Электрические сигналы генерировались, когда человек неоднократно сгибал локоть.

Нанотрубки представляют собой полые углеродные цилиндры, диаметр которых в 10 000 раз меньше человеческого волоса.

информация о проекте:

имя:новая пряжа из углеродных нанотрубок

исследователи: Техасский университет в Далласе | @ut_dallas