扭曲的碳纳米管可以实现比先进锂离子电池更好的能量存储
一个国际科学家团队（包括两名目前在马里兰大学巴尔的摩分校先进传感器技术中心 (CAST) 工作的研究人员）发现，扭曲的碳纳米管每单位质量存储的能量是先进锂离子电池的三倍。这一发现可能推动碳纳米管成为一种有前途的解决方案，用于在需要轻便、紧凑和安全的设备（如医疗植入物和传感器）中存储能量。这项研究最近发表在《自然纳米技术》杂志上。来自 CAST 的 Sanjeev Kumar Ujjain 是这项工作的首席研究员。他在日本长野信州大学时开始了这个项目，并在 2022 年到达 UMBC 后继续进行。来自 CAST 的 Preety Ahuja 也为这项研究的材料表征方面做出了贡献。
研究人员研究了单壁碳纳米管，它们就像由仅 1 个原子厚的纯碳片制成的吸管。碳纳米管重量轻，相对容易制造，强度比钢高出约 100 倍。它们的惊人特性促使科学家们探索它们在各种听起来很未来主义的技术中的潜在用途，包括太空电梯。
为了研究碳纳米管储存能量的潜力，马里兰大学巴尔的摩分校的研究人员及其同事利用市售的碳纳米管束制造了碳纳米管“绳”。研究人员将碳纳米管拉成单根线后，再用不同的物质覆盖碳纳米管，以增加绳子的强度和柔韧性。
研究团队通过缠绕绳索并测量绳索松开时释放的能量来测试绳索可以储存多少能量。他们发现，性能最好的绳索每单位质量可以储存的能量是钢制弹簧的 15,000 倍，是锂离子电池的三倍左右。
所存储的能量在 -76 至 +212 °F（-60 至 +100 °C）的温度范围内保持稳定且可利用。碳纳米管绳中的材料对人体也比电池中使用的材料更安全。
“人类长期以来一直将能量储存在机械螺旋弹簧中，为手表和玩具等设备提供动力，”Kumar Ujjain 说道。“这项研究表明，扭曲的碳纳米管在机械能储存方面具有巨大的潜力，我们很高兴与全世界分享这一消息。”
他说，CAST 团队正在致力于将扭曲的碳纳米管作为他们正在开发的原型传感器的能源。
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