只要拉伸或扭轉(zhuǎn)一根紗線就能發(fā)電？8月25日《科學(xué)》雜志上發(fā)表了一種能實(shí)現(xiàn)自身發(fā)電的名為“Twistron”的紗線，研發(fā)出這一發(fā)電紗線的是來自美國(guó)德克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯分校和韓國(guó)漢陽大學(xué)的科學(xué)家，并證實(shí)這種紗線可以通過拉伸或扭曲發(fā)電，或被放置在海浪或溫度波動(dòng)中來收集能量，轉(zhuǎn)化成電能。

Twistron紗線

“Twistron”本質(zhì)上是一種不需要外加電源的電容器，它由很多根碳納米管紡成，單根碳納米管是直徑為人頭發(fā)絲直徑萬分之一的中空?qǐng)A柱體。為了提高紗線的彈性，研究人員不斷提高紗線的捻度，從而使得紗線呈類似彈簧的螺旋結(jié)構(gòu)。

要想發(fā)電，“Twistron”除了自身獨(dú)特的構(gòu)造，還需要電解質(zhì)的幫助，必須浸泡或涂上諸如鹽水的離子導(dǎo)電材料。隨后，這些電解質(zhì)中的離子會(huì)自動(dòng)插入到紗線中，當(dāng)紗線被拉伸或扭轉(zhuǎn)時(shí)，紗線上的電荷彼此靠近，電壓增高，從而產(chǎn)生電能。

在實(shí)驗(yàn)室里，研究人員測(cè)試了一根重量小于家蠅的Twistron紗線。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，每次被拉伸后，紗線產(chǎn)生的電能可以點(diǎn)亮一個(gè)小型LED。據(jù)介紹，當(dāng)卷曲的twistron紗線以每秒30次的頻率拉伸時(shí)，可產(chǎn)生250W/kg（紗線重量）的峰值電功率。

有趣的是，3年前，通訊作者Ray H. Baughman曾用聚乙烯和尼龍制成聚合物人工肌肉，能舉起同樣大小天然肌肉100倍的重量。這種聚合物肌肉在受熱和冷凍時(shí)會(huì)收縮和伸長(zhǎng)，于是，研究人員將一根Twistron紗線和之相連，測(cè)試Twistron是不是能從環(huán)境中采集廢熱。而實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Twistron的確可以將人工肌肉的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。

將機(jī)械力轉(zhuǎn)化為電能

Baughman團(tuán)隊(duì)對(duì)Twistron的應(yīng)用場(chǎng)景很樂觀，它或許可以為電子紡織品供電，也可以放置在海水中，將海浪的機(jī)械力采集為電能。?

為電子紡織品供電

在實(shí)驗(yàn)室，研究人員將Twistron縫進(jìn)了上衣，測(cè)試發(fā)現(xiàn)，在人體正常呼吸時(shí)，隨著胸腔的起伏，紗線被拉伸并產(chǎn)生電信號(hào)。

“電子紡織品有很好的商業(yè)前景，但怎么來為它供電呢？”鮑曼說。“從人體的運(yùn)動(dòng)中收獲電能是解決電池需求的一個(gè)策略。與文獻(xiàn)中報(bào)道的其他可織布發(fā)電纖維相比，單位重量的Twistron紗線，能提供高于它們一百倍以上的電功率。”

采集海浪的機(jī)械力轉(zhuǎn)化為電能

在海水中的實(shí)驗(yàn)也展現(xiàn)了Twistron的應(yīng)用潛力。在韓國(guó)東海岸的海水中，研究人員測(cè)試了Twistron在海水中發(fā)電的可行性。他們將一根10cm長(zhǎng)、重1mg的紗線，連接在一只氣球和一塊靜置在海床上的沉子之間。有海浪時(shí)，氣球會(huì)上升，拉伸紗線*高可達(dá)25%的伸長(zhǎng)率。

鮑曼認(rèn)為Twistron紗線可從海浪中獲取巨大的能量，他說，基于目前實(shí)現(xiàn)的平均輸出功率，只需要31mg的Twistron紗線就可以在100m半徑范圍內(nèi)，提供每10s傳輸2000字節(jié)數(shù)據(jù)包所需的電能。但若要投入使用，Twistron的生產(chǎn)成本仍需降低。