研究者がエネルギーであるツイストロンを改良

テキサス大学ダラス校の研究者らは最近、ツイストロンと呼ばれるエネルギーハーベスターを改良した。ツイストロンはカーボンナノチューブでできており、繰り返しの伸縮によって発電する。 ツイストロン糸は手袋にも縫い付けられており、着用者が手でアメリカ手話の文字やフレーズを作るだけで発電できるようになりました。 この技術には、センサーに電力を供給したり、海の波からエネルギーを採取したり、体の動きを介してウェアラブルに電力を供給したり、将来的には都市に電力を供給したりするのに応用できる可能性があります。

「出力電圧プロファイルに基づいて、さまざまな文字やフレーズの指の動きを簡単に区別することができ、この手袋を電源内蔵の手話翻訳機として使用できる可能性があります」と論文の筆頭著者である Zhong Wang 氏は説明します。

研究チームは2017年に糸製造プロセスを改善するツイストロン技術を初めて報告した。 これにより、最終的には、元のバージョンよりも伸長あたりにより多くの電力を生成できる、より効率的な繊維が誕生しました。

「人型ロボットを使用していて、どの筋肉が収縮したか、またそれらが正しく機能しているかどうかを知りたい場合は、当社のツイストロン ハーベスターの非常に細い繊維を組み込むことができます。これにより、筋肉の寸法が変化するとツイストロンが引き伸ばされ、電気が生成されます。」 、" 言った。 レイ・ボーマン博士、ナノテック研究所所長、ロバート・A・ウェルチ化学特別委員長。 「その電気は測定できるので、その筋肉がどれだけ寸法を変えたかを知ることができます。」

ツイストロン内のカーボン ナノチューブは撚り紡績されて、超強力で軽量な糸になります。 また、チームは十分な撚りを加えることで糸に非常に弾力性を持たせ、糸をねじりすぎた輪ゴムのように巻き付けることができました。 「これらのツイストロンの基本的なメカニズムは、ツイストロンを伸ばすと、個々のカーボン ナノチューブの束が互いに接触し、材料内の電子密度が増加し、それによって電圧出力が増加するというものです」とワン氏は述べた。 「この理解に基づいて、ナノチューブの配列、つまりナノチューブが相互作用する表面積の量を最適化すると、静電容量の変化が劇的に増加し、電圧出力が劇的に増加する可能性があることがわかりました。」

さらに、研究者らは製造プロセスにグラフェンを追加しました。 「私たちは、フォレストと呼ばれる垂直に並んだナノチューブの配列からカーボン ナノチューブのシートを引き出すことから始めます」とワン氏は語った。 「これらの新しい実験では、私たちはステップを追加しました。グラフェンをそのシート上に堆積し、それを撚ってコイル状にして糸を作りました。 これにより、静電容量の変化と、結果として得られるツイストロンから収集できる電気量が劇的に改善されました。」

ツイストロンは 1 秒あたり 30 回伸びると、ピーク電力 1 キログラムあたり 3.19 キロワットを生成します。 これは、0.1 Hz ～ 600 Hz の範囲の周波数における他の機械式エネルギーハーベスタの最高値と比較して 12 倍の増加です。 最新のツイストトロンは、初期ツイストロンの7.2倍の変換効率を達成しました。