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「纳米 储能」碳纳米管用于开发可充电的服装

「纳米 储能」碳纳米管用于开发可充电的服装

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【摘要】:
美国辛辛那提大学(UC)的研究人员正在与莱特-帕特森空军基地合作,制造可以为电子设备充电的服装。美国辛辛那提大学(UC)的研究人员正在与莱特-帕特森空军基地合作,制造可以为电子设备充电的服装。碳纳米管的独特特性使之成为可能:它具有强大、导电和耐热的大表面积。UC的工程和应用科学学院与空军研究实验室签订了为期五年的协议,开展能够促进军事技术应用的研究。UC的研究人员认为,制造业处于碳复兴的风口浪尖,

美国辛辛那提大学(UC)的研究人员正在与莱特 - 帕特森空军基地合作,制造可以为电子设备充电的服装。

美国辛辛那提大学(UC)的研究人员正在与莱特 - 帕特森空军基地合作,制造可以为电子设备充电的服装。碳纳米管的独特特性使之成为可能:它具有强大、导电和耐热的大表面积。

UC的工程和应用科学学院与空军研究实验室签订了为期五年的协议,开展能够促进军事技术应用的研究。

UC的研究人员认为,制造业处于碳复兴的风口浪尖,碳会在很多应用中取代金属。碳纳米管将取代汽车和飞机中的铜线,以减轻重量并提高燃油效率。碳将过滤我们的水,并通过新的生物识别传感器告诉我们更多关于我们的生命和身体的信息。碳还可能将取代聚酯和其他合成纤维。

通过合作,UC学生使用空军实验室的先进设备,包括X射线计算机断层扫描,来分析样本。

UC研究人员在真空室内通过称为化学气相沉积的方法在四分之一大小的硅晶片上生长纳米管。每个粒子都有一个成核点,研究人员称之为“种子”。他们把含碳气体引入到反应器中。当碳气体与 “种子”相互作用时,它会分解并重新形成在表面上。然后让它生长,直到达到想要的大小。研究人员可以使用从酒精到甲烷的几乎任何碳材料。

UC的纳米世界实验室在2007年创造了一项世界纪录,生产了一种长近2厘米的纳米管,这是当时实验室生产的最长的碳纳米管阵列。今天这个实验室可以制造出更长很多倍的纳米管。并且,这一小片碳变成了纺丝,就像蜘蛛的丝,可以编织成纺织品。

研究人员介绍:“我们可以像机器线一样组装它们,并将它们应用于从传感器到跟踪水或储能设备中的重金属的应用,包括超级电容器和电池。”对军方来说,这可能意味着换掉重型电池,为构成士兵负载的越来越多的电子设备充电,如灯光、夜视和通讯设备。士兵携带重量的三分之一仅仅是为所有设备供电的电池类产品。所以,这对他们来说也是一个很大的优势。

目前碳纳米管时装成本还是太高。UC正在与那些更关心性能而不是成本的客户合作。一旦完美合成,规模就会大幅增加,成本也会相应下降,然后就会看到碳纳米管扩散到许多更多的应用中。

「纳米 储能」碳纳米管用于开发可充电的服装

 

图:碳纤维可以缠绕成坚固的导电线。像蜘蛛丝一样,它有弹性和强壮。

目前,UC的实验室可以一次生产约50码的碳纳米管线进行研究。而大多数大型纺织机器需要数英里的线。

空军方面认为,在之此前,大规模生产仍然是碳纳米管技术尚未解决的问题之一,在扩大工艺范围方面还有很多工作要做。将碳纳米管纤维从硅盘中拉出来对于实验室规模的研究是有利的,但不适用于制造飞机机翼或飞行服。

碳纳米管的最大优点是材料不短缺。它只需要一种金属催化剂。

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