UMBC科学家致力于制造发条传感器

发布时间：2024-10-21 10:15:40 栏目：生活

导读 一个国际科学家团队(包括两名目前在马里兰大学巴尔的摩分校先进传感器技术中心(CAST) 工作的研究人员)发现，扭曲的碳纳米管每单位质量可以...

一个国际科学家团队(包括两名目前在马里兰大学巴尔的摩分校先进传感器技术中心(CAST) 工作的研究人员)发现，扭曲的碳纳米管每单位质量可以存储比先进锂离子电池多三倍的能量。这一发现可能会推动碳纳米管成为一种有前途的解决方案，用于在需要轻便、紧凑和安全的设备(如医疗植入物和传感器)中存储能量。这项研究最近发表在《自然纳米技术》杂志上。



这项研究是四家机构合作开展的，由日本茅野诹访理科大学的内海茂典 (Shigenori Utsumi)、日本长野信州大学的金子胜美 (Katsumi Kaneko) 和 CAST 的Sanjeev Kumar Ujjain领导。Kumar Ujjain 在信州大学期间开始从事该项目，并在 2022 年到达 UMBC 后继续从事该项目。CAST 的Preety Ahuja也为该研究的材料表征方面做出了贡献。

研究人员研究了单壁碳纳米管，这种管子就像由仅 1 个原子厚的纯碳片制成的吸管。碳纳米管重量轻，相对容易制造，强度比钢高出约 100 倍。它们的惊人特性促使科学家们探索它们在各种听起来很未来主义的技术中的潜在用途，包括太空电梯。

为了研究碳纳米管储存能量的潜力，马里兰大学巴尔的摩分校的研究人员及其同事利用市售的碳纳米管束制造了碳纳米管“绳”。研究人员将碳纳米管拉成单根线后，再用不同的物质覆盖碳纳米管，以增加绳子的强度和柔韧性。

研究团队通过缠绕绳索并测量绳索松开时释放的能量来测试绳索可以储存多少能量。他们发现，性能最好的绳索每单位质量可以储存的能量是钢弹簧的 15,000 倍，是锂离子电池的三倍。储存的能量在 -76 至 +212 °F(-60 至 +100 °C)的温度范围内保持一致且可利用。碳纳米管绳中的材料对人体也比电池中使用的材料更安全。

“人类长期以来一直将能量储存在机械螺旋弹簧中，为手表和玩具等设备提供动力，”Kumar Ujjain 说道。“这项研究表明，扭曲碳纳米管在机械能量储存方面具有巨大潜力，我们很高兴与世界分享这一消息。”他表示，CAST 团队已开始将扭曲碳纳米管作为他们正在开发的原型传感器的能源。