Исследователи улучшают Twistron, энергетический

Исследователи из Техасского университета в Далласе недавно усовершенствовали свои устройства сбора энергии, называемые твистронами, которые состоят из углеродных нанотрубок и генерируют электричество посредством повторяющегося растяжения. Нити твистрона также были вшиты в перчатку, что позволяло ее владельцу производить электричество, просто набирая рукой буквы и фразы на американском языке жестов. Эта технология имеет потенциальное применение для питания датчиков, сбора энергии океанских волн, питания носимых устройств за счет движений тела или помощи в обеспечении электроэнергией городов в будущем.

«Основываясь на профилях выходного напряжения, мы можем легко различать движения пальцев разных букв и фраз и потенциально можем использовать эту перчатку в качестве автономного переводчика языка жестов», — объясняет Чжун Ван, ведущий автор статьи.

Впервые команда сообщила о технологии твистрон в 2017 году, улучшающей процессы производства пряжи. В конечном итоге это привело к созданию более эффективных волокон, способных генерировать больше электроэнергии за одно растяжение, чем исходная версия.

«Если у вас есть гуманоидный робот и вы хотите знать, какие мышцы сократились и работают ли они правильно, вы можете включить очень тонкие волокна в наши твистронные комбайны, чтобы, когда мышца меняет размеры, она растягивала твистрон, который генерирует электричество. ," сказал. Доктор Рэй Боуман, директор Института нанотехнологий и заслуженный профессор химии Роберта А. Уэлча. «Это электричество можно измерить, и это покажет вам, насколько изменились размеры этой мышцы».

Углеродные нанотрубки в твистронах скручиваются в сверхпрочные и легкие нити. Кроме того, команда сделала нити чрезвычайно эластичными, добавив достаточную крутку, позволяющую нити скручиваться, как перекрученная резиновая лента. «Основной механизм этих твистронов заключается в том, что когда вы их растягиваете, пучки отдельных углеродных нанотрубок вступают в контакт друг с другом, увеличивая плотность электронов в материале, что увеличивает выходное напряжение», — сказал Ван. «Основываясь на этом понимании, мы обнаружили, что оптимизация расположения нанотрубок — площади поверхности, где они взаимодействуют, — может значительно увеличить изменение емкости и значительно увеличить выходное напряжение».

Кроме того, исследователи добавили графен в процесс изготовления. «Мы начинаем с извлечения листа углеродных нанотрубок из вертикально выровненного массива нанотрубок, называемого лесом», — сказал Ван. «В этих новых экспериментах мы добавили еще один шаг: мы нанесли графен на этот лист, а затем скрутили и скрутили его в пряжу. Это значительно улучшило изменение емкости и количество электроэнергии, которую мы можем получить из полученных твистронов».

При растяжении 30 раз в секунду твистрон генерирует 3,19 киловатт на килограмм пиковой электрической мощности. Это в двенадцать раз больше, чем самые высокие значения других сборщиков механической энергии в диапазоне частот от 0,1 Гц до 600 Гц. Самый последний твистрон достиг эффективности преобразования, в 7,2 раза превышающей первоначальные твистроны.