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旋轉、跳躍、紗線發電~~ 拉拉扯扯就能發電的神奇螺旋線!?

螺斯龍放在衣服裡、只要呼吸就可以發電的特性,未來可望應用在充電方面。圖/StockSnap @pixabay

想像一下,以後外出時不用再帶著行動電源,因為你身上穿的衣服就能幫你充電!如果你未來看到這件神奇的衣服,別懷疑,這不是魔術,衣服裡面也沒有隱藏開關,只是內含由奈米碳管纏結而成的特殊紗線,名為「螺旋龍」(暫譯,原文為twistron),本身就有辦法發電!

實驗中的螺旋龍從本來繃緊的狀態到完全鬆開,其中產生的能量足以使一顆LED燈亮起。圖/Shi Hyeong Ki@ Science (上圖) &  Science Magazine@ Youtube (下圖)

這個紗線由德克薩斯州大學達拉斯分校與南韓漢陽大學共同研發,研究發表在今年8月號的《Science》。實驗過程中使用的是直徑比頭髮還要小一萬倍以上的奈米碳管,他們把奈米碳管薄片放置到轉動的馬達上,就像紡紗般,使薄片變為線,接著再強力扭轉線,把線捲得跟家用電話線很像,也就是螺旋龍。接著,研究人員將螺旋龍放在電解液(實驗中用鹽酸)裡,就成了「螺旋集電器」(暫譯,原文為 twistron harvesters)。當原本緊繃的螺旋龍鬆開時,內部的壓力與摩擦力使奈米碳管釋放電荷,並通過電解液抵達電極,就可以成功發電了!

那麼它實際的效果如何呢?實驗中使用了19毫克的紗線,一次的拉扯可以使LED燈瞬間「登!」的亮一下。以每一公斤的紗線來說,放掉的那瞬間繩子旋轉的速度最高可達每秒三十圈(是指速度,不是真的轉三十圈喔xD),可產生250瓦特(也就是250焦耳/秒),而這一公斤紗線從放開、開始旋轉、放慢到完全停下來,平均產生40焦耳的能量。

研究人員已成功將螺旋集電器放入衣服。圖/Science Magazine@ Youtube

以目前來說,可行的應用是可攜式裝置與穿戴式裝置。研究人員已嘗試將螺旋集電器放入衣服裡了,他們將電解質放入凝膠中,另外以導電的奈米碳管作為電極,再加上螺旋龍,全部合在一起做成柔軟有彈性的材料,放入布料中。每當我們活動、甚至只是單純呼吸時,衣服就能隨之起伏而發電!除此之外,也可以應用到襪子、手套等等。(如果放在保險套就可以用愛發電了)(喂)

未來只要奈米碳管價格下降,可望將螺旋龍應用在海洋發電上。圖/Hans@ Pixabay

但研究人員可不只滿足於人體的起伏所發的電,那麼有沒有什麼能起伏更大、又有更多電解液的地方?來來來,讓我們靜心打坐冥想⋯⋯叮!沒錯,此時你應該已經聽到大自然——波浪——的呼喚了。海水本身就是天然的電解質溶液,且浪潮不停地翻滾,正好適合需要拉扯的螺旋集電器(以後可以當神奇海螺的好朋友,叫神奇海螺旋),因此,研究人員希望可以將此應用在海洋能發電,為我們開啟能源的新可能。

這次的研究所使用的技術,使我們對於如何將力學能轉為電能的了解又跨進一步。雖然奈米碳管的價格並不便宜,但是隨著未來價格下降,加上奈米碳管很輕的優點,研究人員相信螺旋集電器的應用範圍很廣。(不過價格到底什麼時候下降到夠低呢⋯我也不知道)(啊不就在講廢話(逃))

參考資料

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tinablahblah

喲荷~我是小小的實習編輯,對科學是最一竅不通的那種,所以,嗯,科普文章的存在真的太重要了!(點頭點頭)