Forscher der University of Texas in Dallas haben ein außergewöhnliches gewickeltes Kohlenstoffnanoröhrchengarn entwickelt, das beim Strecken oder Verdrehen elektrische Energie erzeugen kann.
In einer in der Zeitschrift veröffentlichten Studie Wissenschaft , Co-Hauptautor Shi Hyeong Kim und seine Kollegen wurden von der Nachfrage nach „kleinen, tragbaren Elektronikgeräten und tragbaren Geräten“ angeregt. Sie wollten Wege finden, um Energie aus mechanischen Bewegungen zu gewinnen, in der Hoffnung, Energie zu liefern -- frei von Batterien und mit geringem Platzbedarf.
Die von ihnen entwickelten Garne bestehen aus Kohlenstoffnanoröhren. Dies sind hohle Kohlenstoffröhren, die 10.000-mal dünner als ein menschliches Haar sind, aber überraschenderweise 100-mal stärker als Stahl. Außerdem sind sie hervorragende StromleiterNanoröhren zu hochfesten Leichtgarnen.
„Grundsätzlich sind diese Garne Superkondensatoren“ sagte Dr. Na Li, ein Wissenschaftler am NanoTech-Institut und Co-Hauptautor der Studie in einer Pressemitteilung. „In einem normalen Kondensator verbrauchen Sie Energie wie aus einer Batterie, um dem Kondensator Ladungen hinzuzufügenIn unserem Fall werden die Garne beim Einlegen des Kohlenstoffnanoröhrchengarns in ein Elektrolytbad vom Elektrolyten selbst aufgeladen. Es wird keine externe Batterie oder Spannung benötigt. “
Ein solches Elektrolytbad kann ionisch leitende Materialien wie Salzwasser enthalten. Nach dem Eintauchen muss das Garn nur noch gezogen und gedreht werden. Durch Dehnen wird das Garnvolumen verringert und die Ladungen nahe beieinander gebracht, wodurch das Energieniveau erhöht wirdund dann die Spannung - ermöglicht die Ernte von Elektrizität.
„Obwohl seit vielen Jahrzehnten zahlreiche alternative Erntemaschinen untersucht wurden, liefert kein anderer gemeldeter Harvester eine so hohe elektrische Leistung oder Energieabgabe pro Zyklus wie unser für Streckraten zwischen einigen Zyklen pro Sekunde und 600 Zyklen pro Sekunde“, sagte Dr.Ray Baughman, Direktor des NanoTech-Instituts und Mitautor der Studie.
Labortests
Die Forscher testeten dann eine Probe von Twistron-Garn mit einem Gewicht von weniger als einer Stubenfliege mithilfe einer kleinen LED, die jedes Mal aufleuchtete, wenn das Garn gedehnt wurde. Um zu zeigen, dass das Garn Wärmeenergie aus der Umwelt gewinnen kann, war Co-Autor LiAußerdem wurde ein Garn mit einem künstlichen Polymermuskel verbunden, der sich beim Erhitzen und Abkühlen zusammenziehen und ausdehnen kann. Das Garn wandelte die vom Polymergewebe erzeugte Energie erstaunlicherweise in Elektrizität um.
„Es besteht großes Interesse daran, Energieverschwendung für die Stromversorgung des Internet der Dinge zu verwenden, z. B. für Arrays verteilter Sensoren“, sagte Li. „Die Twistron-Technologie könnte für solche Anwendungen genutzt werden, bei denen ein Batteriewechsel unpraktisch ist.“
Sie nähten auch die Twistron-Erntemaschinen in ein Hemd Durch regelmäßiges Atmen wurde das Garn gedehnt und ein elektrisches Signal erzeugt, das zeigt, dass es auch als potenzieller autarker Atmungssensor fungieren kann.
„Elektronische Textilien sind von großem kommerziellen Interesse, aber wie werden Sie sie mit Strom versorgen?“, Sagte Baughman. „Die Gewinnung elektrischer Energie aus menschlicher Bewegung ist eine Strategie, um den Bedarf an Batterien zu beseitigen.
Via : Wissenschaft , UTD News Center