高科技紗線被拉伸或扭轉(zhuǎn)就能發(fā)電

寧德網(wǎng)

新華社消息 (記者 林小春) 一個國際研究團(tuán)隊24日在美國《科學(xué)》雜志上報告說，他們開發(fā)出一種高科技紗線，只要拉伸或者扭轉(zhuǎn)它就能產(chǎn)生電能。未來人們有望在此基礎(chǔ)上減少對化石能源的依賴。

美國得克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯校區(qū)、韓國漢陽大學(xué)、中國南開大學(xué)等機(jī)構(gòu)的研究人員利用只有人類頭發(fā)絲萬分之一粗細(xì)的碳納米管制成了這種紗線。

發(fā)電前，這種紗線需要先在鹽水等電解質(zhì)溶液中浸泡，使電解質(zhì)中的離子附著到碳納米管表面。當(dāng)一根發(fā)電紗線被擰緊或拉伸時，碳納米管之間的距離變小，離子聚集到一起，密度變大，就會將擰緊或拉伸過程中的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。

“這是一個很神奇的電化學(xué)過程，”論文共同第一作者、美國得克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯校區(qū)的李娜對新華社記者介紹說，“我們不需要任何外加電源。只要浸泡一下電解質(zhì)，再拉伸它，就直接產(chǎn)生電能。”

測試結(jié)果表明，當(dāng)這種紗線以每秒30次的頻率拉伸時，每千克的紗線可產(chǎn)生250瓦的峰值電能，比其他將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)高出100倍以上。一根重量比蒼蠅還輕的紗線，每次拉伸都能點(diǎn)亮一個小型發(fā)光二極管。

李娜說，這種紗線適合為物聯(lián)網(wǎng)傳感器提供電能。物聯(lián)網(wǎng)中包括成千上萬個傳感器，每個傳感器都需要能量運(yùn)行，而經(jīng)常給這些傳感器換電池很不方便，能量采集紗線有望為傳感器提供新的供能方式。

李娜說，以目前實現(xiàn)的平均輸出功率計算，只需要31毫克(相當(dāng)于2只蒼蠅的重量)的紗線，便可為物聯(lián)網(wǎng)提供在100米范圍內(nèi)每10秒鐘傳輸2000字節(jié)數(shù)據(jù)包所需的電能。

研究人員還將這種紗線縫進(jìn)上衣。正常呼吸過程中，紗線被拉伸并產(chǎn)生電信號，因此它有潛力用來制備可自己供電的呼吸監(jiān)測傳感器。未來，它還有可能被用于制造智能織物，比如監(jiān)測多種健康數(shù)據(jù)的衣服。

研究人員還利用這種紗線采集海浪運(yùn)動產(chǎn)生的能量。他們把一根10厘米長、重1毫克(相當(dāng)于1只蚊子的重量)的紗線直接浸泡在韓國東海岸的海水里面，上面連著一個漂在海水上的氣球，下面連在一塊沉在海床的裝置上。每次海浪過來時，氣球上升，拉長紗線，便產(chǎn)生了電能。

李娜說：“海浪里含有巨大的機(jī)械能，如果能把碳納米管的生產(chǎn)成本降下來，我們就能利用這種紗線制成巨大的能量收集裝置。”