新しいエネルギー

テキサス大学ダラス校の研究チームは、伸ばされたりねじられたりするときに機械的な動きを電気に変えるナノチューブ糸を発明した。 2017年にサイエンス誌に掲載された研究で初めて説明されたように、この糸は、直径が人間の髪の毛の10,000倍小さい炭素の中空円筒であるカーボンナノチューブから作られています。 Nature Energy に 1 月 26 日に掲載された研究では、ツイストロンと呼ばれるこれらの旧バージョンの糸は弾性が高く、繰り返し伸ばしたり緩めたり、ねじったり戻したりすることで発電できると報告されています。

それ以来、チームはツイストロンプロセスを改良し、その結果、古いモデルよりも効率が高く、より多くの電力を生成するファイバーが得られました。 新しい研究では、研究者らはコイル状になるまで繊維をねじりませんでした。 代わりに、従来のウールやコットンの糸の作り方と同じように、紡績繊維の 3 本の独立したストランドを絡み合わせて 1 本の糸を作りましたが、撚りは異なります。

テキサス大学ダラス校のアラン・G・マクダーミド・ナノテク研究所所長であり、この研究の責任著者でもあるレイ・ボーマン博士は、次のように説明しています。反対方向に最終的な糸を作ります。 このヘテロキラル構造により、ねじれが解けることに対する安定性が得られます。 自然科学・数学学部のロバート・A・ウェルチ化学部門特別委員長であるボーマン氏は、次のように付け加えた。「対照的に、当社の最高性能のカーボンナノチューブ積層ツイストロンは、ねじれと撚りが同じ利き方をしています。それらは、ホモキラルではなく、ホモキラルです」ヘテロキラル、」とボーマン氏は語った。

すべての画像はテキサス大学ダラス校による

の研究者実験を通じて、新しい糸が引張 (伸長) エネルギー ハーベスティングで 17.4 %、ねじり (ねじれ) エネルギー ハーベスティングで 22.4 % のエネルギー変換効率を実証したことを示すことができました。 これにより、ピークエネルギー変換効率7.6%を達成しました。 「これらのツイストロンは、これまでに報告されている非ツイストロンの材料ベースの機械式エネルギーハーベスタよりも、2 ヘルツから 120 ヘルツの間の広い周波数範囲にわたって、ハーベスタ重量あたりの出力が高くなります。」ボーマン氏は語った。

ボーマン氏は、チームが糸を伸ばしたりねじったりする際に横方向の圧縮を導入することで、撚りツイストロンの性能を向上させることができたと述べた。 この更新されたプロセスにより、糸の電気的特性に影響を与える形でプライが互いに接触することが可能になります。

「私たちの材料は非常に珍しいことをします。」ボーマン氏は説明した。 「伸ばすと、密度が下がるのではなく、密度が高くなります。 この高密度化によりカーボン ナノチューブが互いに接近し、エネルギー収穫能力に貢献します。 私たちには理論家と実験家の大規模なチームがあり、なぜこれほど良い結果が得られるのかをより完全に理解しようとしています。」

研究者らは、3 プライから糸を形成すると最適な性能が得られることを発見しました。 いくつかのテストの後、彼らは新しい糸が人間の動きを感知して収集するのに役立つ可能性があることを発見しました。 実用性を示すために、チームは CNT 糸を縫い付けて綿布パッチを作成し、それを人の肘に巻き付けました。 人が繰り返し肘を曲げると、電気信号が生成されました。

ナノチューブは直径が人間の髪の毛の10,000倍小さい炭素の中空シリンダーです

プロジェクト情報:

名前：新しいカーボンナノチューブ糸

研究者:テキサス大学ダラス校 | @ut_dallas