神奇钻石纳米材料，像发条一样储能

发布者：零点巡夜 2020-5-6 12:01 来自: 环球解密

一个研究组造出了一种存储机械能的纳米材料，像发条一样存储和释放能量。研究者称，和化学电池比起来，这种电池更安全，加上其轻便的特点，在植入式设备、航天业等领域有大量用途。

昆士兰科技大学的Haifei Zhan博士提出一种新型纳米机构，类似一维钻石分子长炼。（Queensland University of Technology）

这种材料是多股聚在一起的钻石纳米细线——一维碳线束，当它们被拧起来或拉伸的时候，即以机械能的形式存储着能量，类似发条和弹簧的原理。

研究负责人昆士兰科技大学（QUT）材料科学研究中心的詹海飞（Haifei Zhan，译音）说，这种碳结构在微观电池领域有广泛的应用，从监控心脏和大脑功能的植入式生物感应器，到小型机器人和电子设备等。

“不像化学电池，比如锂离子电池，使用化学反应储存和释放能量，机械能系统相对风险低。高温时化学电池可能会爆炸，低温时又可能反应不充分。此外还有化学泄漏造成污染的风险。”詹海飞说。

“机械能电池没有这些风险，因此它们在植入人体设备方面有重要用途。

“碳纳米线束还可以设计成接受电流、化学和光子各种形式激发。以前的研究显示，这种结构能提起自身重量5万倍的重量。”詹海飞说。

这个研究组发现，碳纳米线束的能量密度很不错，即能量和材料质量之比：每公斤1.76MJ，是传统钢弹簧的4～5倍，可最高达锂离子电池的3倍。

詹海飞说：“能量密度对于很多用途来说都很重要，因为它们质量小性能高。在航天业的用途是显而易见的，如果我们能减轻系统的质量，能大幅节省燃油开支。

“纳米线束在下一代电缆、航天电子设备、场发射、电池、智能纺织品和建筑材料等方面都有潜在应用。”

这份研究近期发表在《自然-通信》（Nature Communications）期刊上。詹海飞说，他们研究组计划在未来两三年内，造出这种储能系统的控制机制——控制纳米线拧转和拉伸的运作机制。