无需电池：能量采集纱线发电
由达拉斯德克萨斯大学和韩国汉阳大学的科学家领导的一个国际研究小组开发了高科技纱线，它们在拉伸或扭曲时产生电能。
发表在8月25日发行的科学杂志上的一项研究中，研究人员描述了“twistron纱线及其可能的应用，如海浪的运动或温度波动能量。当缝成一件衬衫，这些纱线作为一个自供电的呼吸监测。SMT贴片加工
“想twistron收割机的最简单的方法是，你有一块纱，你拉它，出来的是电，博士说：”Carter Haines BS会，博士15，副研究教授艾伦G. MacDiarmid UT达拉斯纳米技术研究所和文章的共同第一作者。文章还包括来自韩国弗吉尼亚理工大学的研究人员，赖特帕特森空军基地和中国。
基于纳米技术的 纱；
纱线是由碳纳米管，这是碳的10000倍小于人类头发直径的空心圆柱体。研究人员首先捻纺成纱线的纳米管强度高，重量轻。为了使纱线具有高度弹性，他们介绍了那么多坎坷，纱线卷曲像一个扭曲的橡皮筋。
为了发电，纱线必须是淹没在或涂层的离子导电材料，或电解质，可作为一种普通的食盐和水的混合物一样简单。
“从根本上说，这种纱线是超级电容器，”厉娜博士说，在纳米技术研究所和研究的共同第一作者的研究科学家。“在一个正常的电容器，你使用能源，像从一个电池加收费的电容器。但在我们的例子中，当你插入的碳纳米管纱为电解质，纱线是由电解质本身带电。没有外接电池，或电压，是必要的。”
海恩斯说，当收割者的纱线被扭曲或拉伸时，碳纳米管纱线的体积减小，使纱线上的电荷更紧密地结合在一起，并增加它们的能量。这增加了存储在纱的电荷相关的电压，使电的收获。
拉伸缠绕twistron纱30次产生250瓦特峰值电力公斤时归一化到收割机的重量，Ray Baughman博士说，在纳米技术研究所所长，该研究通讯作者。
尽管几十年来，许多替代收割机已经被研究过，但没有一个其他的报告收割者能像我们这样为每小时每秒循环600次每秒的速度提供如此高的电能或能量输出。
实验室试验表明，潜在的应用
在实验室中，研究人员发现twistron纱重量小于苍蝇可以小功率LED，照亮了每一次的纱线的拉伸。
表明twistrons可以从环境中收集垃圾的热能，李接了一个twistron纱一种聚合物人工肌肉收缩与膨胀时，加热和冷却。的twistron收割机转换机械能的聚合物肌肉产生的电能。
“有很多使用浪费能源电力物联网的兴趣，如分布式传感器阵列，”李说。“twistron技术可用于这样的应用中，更换电池是不现实的。”
研究人员还把twistron收割机为一件衬衫。正常的呼吸把纱和产生一个电信号，显示出其潜在的自供电的呼吸传感器。
“电子纺织品是主要的商业利益，但你要如何发电呢？”鲍曼说。“收获从人体电能消除电池需要一个策略。我们的纱线生产超过一百倍的电力单位重量时捉襟见肘相比其他可纺纤维的文献报道。”
来自海浪的电
“在实验室里，我们发现我们的能量采集器的工作用表盐为电解质溶液，”鲍曼说，谁拥有Robert A. Welch特聘教授化学在自然科学和数学学院。“但我们要表明他们也在海水中工作，其化学性质更复杂。”
在一个概念证明演示，共同第一作者Shi Hyeong Kim博士，在纳米技术研究所博士后研究员，淌进冰冷的海浪从韩国东海岸到海中部署一个连续twistron。他把一个10厘米长的丝，体重只有1毫克（关于蚊子的重量），一个气球，沉放在海底之间。
每当海浪到来时，气球就会上升，把纱线拉伸到25%，从而产生电能。
尽管研究人员使用在目前的研究twistron纱量非常小，他们已经表明，收割机的性能可扩展性，通过并联运行许多纱线直径和增加twistron。
“如果我们的twistron收割机可以花费更少，他们可能最终能够收获能量从海洋波浪的数额巨大，”鲍曼说。然而，目前这些收割机是最适合供电的传感器和传感器的通信。基于显示的平均输出功率，仅31毫克碳纳米管纱机可以提供所需传输的数据在一个半径为100米的每10秒为物联网2-kilobyte包电能。”