Przędza z nanorurek węglowych może magazynować i wytwarzać energię elektryczną z mechanicznej – po jej rozciągnięciu lub skręceniu.
Zespół naukowców z University of Texas w Dallas wynalazł włókna nanorurkowe, które zamieniają ruch mechaniczny w elektryczność, gdy są rozciągane lub skręcane. Po raz pierwszy opisano w badaniu opublikowanym w 2017 roku w czasopiśmie Science, że przędza jest zbudowana z nanorurek węglowych, które są wydrążonymi cylindrami węgla o średnicy 10.000 razy mniejszej niż ludzki włos. Badanie opublikowane 26 stycznia 2023 roku w Nature Energy wykazało, że te wcześniejsze wersje przędzy zwane twistronami były bardzo elastyczne i mogły generować elektryczność poprzez wielokrotne rozciąganie i uwalnianie lub skręcanie i rozkręcanie.
Sprawdź też: Bifenylen – całkowicie nowa forma węgla podąża za grafenem
Od tego czasu zespół udoskonalił proces skręcania, dzięki czemu włókna są bardziej wydajne i wytwarzają więcej energii elektrycznej niż starsze modele. W swoim nowym badaniu naukowcy nie skręcali włókien do punktu zwijania. Zamiast tego splotli trzy pojedyncze pasma przędzonych włókien, aby stworzyć pojedynczą przędzę, podobnie jak tradycyjna przędza wełniana lub bawełniana, ale z innym skrętem.
Dr Ray Baughman, dyrektor Instytutu NanoTech im. Alana G. MacDiarmida w UT Dallas i współautor badania, wyjaśnia: „Przędze splatane stosowane w tekstyliach są zwykle wykonane z pojedynczych pasm, które są skręcone w jednym kierunku, a następnie sklejone razem w przeciwnym kierunku, aby wykonać ostatnią przędzę. Ta heterochiralna konstrukcja zapewnia stabilność przed odkręceniem”.
Baughman, wybitny kierownik Katedry Chemii w Szkole Nauk Przyrodniczych i Matematyki im. Roberta A. Welcha, dodaje: „W przeciwieństwie do naszych najbardziej wydajnych twistronów z nanorurkami węglowymi, można je tak samo skręcać i układać — są raczej homochiralne niż heterochiralne”.
Naukowcy mogli wykazać w eksperymentach, że nowa przędza miała wydajność konwersji energii na poziomie 17,4% w przypadku pozyskiwania energii na rozciąganie (rozciąganie) i 22,4% w przypadku pozyskiwania energii na skręcanie (skręcanie). Osiągnięto szczytową sprawność konwersji energii na poziomie 7,6%.
Baughman wspomniał, że zespół był w stanie poprawić wydajność skręconych skrętronów, wprowadzając boczne ściskanie przędzy podczas rozciągania lub skręcania. Ten zaktualizowany proces umożliwia stykanie się warstw w sposób, który wpływa na właściwości elektryczne przędzy.
„Nasze materiały robią coś bardzo niezwykłego” – wyjaśnił Baughman. „Kiedy je rozciągasz, zamiast zmniejszać gęstość, stają się gęstsze. To zagęszczenie popycha nanorurki węglowe bliżej siebie i przyczynia się do ich zdolności do gromadzenia energii. Mamy duży zespół teoretyków i eksperymentatorów, którzy próbują bardziej zrozumieć, dlaczego uzyskujemy tak dobre wyniki”.
Naukowcy odkryli, że formowanie przędzy z trzech warstw zapewnia optymalną wydajność. Po kilku testach okazało się, że nowe włókna mogą służyć do wykrywania i rejestrowania ruchu człowieka. Aby pokazać praktyczność wynalazku, zespół wszył przędzę CNT w naszywkę z bawełnianej tkaniny, którą następnie owinięto wokół łokcia człowieka. Sygnały elektryczne były generowane, gdy osoba wielokrotnie zginała łokieć.
informacje o projekcie
nazwa: Nowa przędza z nanorurek węglowych (oryg. New Carbon Nanotube Yarn )
naukowcy: University of Texas w Dallas | @ut_dallas
➔ Obserwuj nas w Google News, aby być na bieżąco!
źródło: University of Texas w Dallas | Design Boom
Od 2005 roku zajmuję się komunikacją internetową i e-marketingiem, jestem pasjonatem urządzeń mobilnych oraz nowych technologii – i nie waham się ich używać.