Структура накапливает и высвобождает механическую энергию из углеродных пучков - совокупности ультратонких одномерных углеродных нитей, когда те сжимаются или растягиваются. «Подобно тому, как в сжатой пружине детской заводной игрушки высвобождается энергия, когда разворачивается скрученная спираль».
Углеродный материал может служить источником питания биомедицинских имплантов, которые контролируют функции сердца и мозга, микроэлектронных устройств или роботов.
«В отличие от химических хранилищ, таких как литий-ионные аккумуляторы, в которых протекают электрохимические реакции, механическое накопители энергии несут меньше рисков». «При высоких температурах химические системы хранения могут взрываться или при низких температурах терять емкость». «Механический способ накопления энергии лишен таких недостатков».
«Пучки углеродных нанонитей можно преобразовать в искусственные мышцы, которые реагируют на электрические, химические или фотонные возбуждения». «Предыдущие исследования показали, что подобная структура из углеродных нанотрубок выдерживала нагрузку в 50 000 раз больше собственного веса».
Обнаружено, что плотность энергии в пучке нанонитей составляет 1,76 МДж на килограмм, что на 4-5 порядков выше по сравнению с обычной стальной пружиной, и в 3 раза превышает аналогичный показатель литий-ионных батарей.
«Преимущества технологии очевидны и для аэрокосмической области. Меньший вес аппаратов значительно снижает потребность в топливе». Область применения пучков углеродных нанонитей как средства накопления энергии безграничны.
«Пучки нанонитей можно использовать в линиях электропередачи следующего поколения, в аэрокосмической электронике, аккумуляторах, интеллектуальном текстиле и строительных конструкционных композитах».
Ссылки: журнал Nature Communications, https://doi.org/10.1038/s41467-020-15807-7
К началу
