无需电池，仅靠扭转或拉伸就能发电的纳米纱线问世

 

Twistron纱线本质上是一种不需要外加电源的电容器，它由很多根碳纳米管纺成，单根碳纳米管是直径为人头发丝直径万分之一的中空圆柱体。为了提高纱线的弹性，研究人员不断提高纱线的捻度，从而使得纱线呈类似弹簧的螺旋结构。

 

论文通讯作者、美国德克萨斯大学达拉斯分校纳米科技研究所教授雷·鲍曼（Ray Baughman）表示，Twistron纱线除了自身独特的构造，还需要电解质的帮助，必须浸泡或涂上诸如盐水的离子导电材料。随后，这些电解质中的离子会自动渗入到纱线中，当纱线被拉伸或扭转时，纱线上的电荷彼此靠近，电压增高，从而产生电能。

 

在实验室里，研究人员测试了一根重量小于家蝇的Twistron纱线。结果发现，每次被拉伸后，纱线产生的电能可以点亮一个小型LED。据介绍，卷曲的twistron纱线当以每秒30次的频率拉伸时，可产生250瓦每千克（纱线重量）的峰值电功率。

 

有趣的是，3年前，雷·鲍曼曾用聚乙烯和尼龙制成聚合物人工肌肉，其收缩力是同尺寸天然肌肉的100倍。这种聚合物肌肉在受热和冷冻时会收缩和伸长，于是，研究人员将一根Twistron纱线和之相连，测试Twistron是不是能从环境中采集废热。实验结果表明，Twistron的确可以将人工肌肉的机械能转化为电能。

 

鲍曼团队对Twistron的应用场景很乐观，它或许可以为电子纺织品供电，也可以放置在海水中，将海浪的机械力采集为电能。在实验室，研究人员将Twistron缝进了上衣，测试发现，在人体正常呼吸时，随着胸腔的起伏，纱线被拉伸并产生电信号。与此前文献报道的其他可织布发电纤维相比，单位重量的twistron纱线能提供高于它们一百倍以上的发电功率。

 

在海水中的实验也展现了Twistron的应用潜力。在韩国东部海域中，研究人员测试了Twistron在海水中发电的可行性。他们将一根长10厘米、重1毫克的纱线，连接在一只气球和一块静置在海床上的沉子之间。有海浪时，气球会发生沉浮，最高可使纱线达到25%的伸长率。

 

鲍曼认为Twistron纱线可从海浪中获取巨大的能量，他说，基于目前实现的平均输出功率，只需要31毫克的Twistron纱线就可以在100米半径范围内，提供每10秒钟传输2千字节数据包所需的电能。但若要投入使用，Twistron的生产成本仍需降低。