Schockierend! "Electric Eel" Fasern konnte tragbare Tech antreiben.
Kleidung, tragbare Technologie macht eines Tages elastische Fasern, die Zitteraale imitieren verwoben sein könnte, schlägt neue Forschung.
In Experimenten produziert diese flexiblen Fasern genug Strom, um elektronische Lampen und Uhren laufen.
Die neue Faser spannend ist, weil es dauert, eine Seite aus der Natur "reale Probleme zu lösen und Natur in mancher Hinsicht sogar zu überwinden", sagte Studienautor Blei Hao Sonne, ein Materialien Scientistat Fudan Universität in Shanghai. [Top 10 Erfindungen, die die Welt veränderten]
Hochspannung
Zitteraale (Electrophorus Electricus) erzeugen tödliche Stöße um Beute zu betäuben und gegen Feinde zu verteidigen. Diese Fische haben Zellen bekannt als Electrocytes, die speichern und freigeben elektrisch geladene Ionen um starke elektrische Felder erzeugen.
Electrocytes in Zitteraale erzeugen selbst niedrige Spannungen von nur etwa 0,15 Volt. Allerdings richten Sie bei Aalen, Tausende von diesen disclike Electrocytes, arbeiten im Konzert, tödliche Stöße von bis zu 600 Volt oder etwa fünf Mal die Spannung aus einer US-Steckdose emittiert zu produzieren.
Sonne und seine Kollegen wollte die Macht der elektrische Aal in einem künstlichen Material nutzen. Dazu schufen sie Fasern, die die schockierende Kreaturen Fähigkeit, stapeln sich winzige Spannung erzeugenden Zellen im Konzert nachgeahmt.
Diese Fasern sind Kondensatoren, was bedeutet, dass sie wechseln sich Paare von elektrischen Leitungen und elektrische Isolatoren oder Materialien, die den Stromfluss zu blockieren. Kondensatoren speichern elektrischen Ladung auf den Oberflächen der Dirigenten, erfassen und Energie sehr viel schneller als Batterien können, obwohl sie in der Regel weniger Energie speichern als Akkus tun.
Die Wissenschaftler die Kondensatoren von ersten Verpackung Blätter von Kohlenstoff-Nanoröhren um elastische Gummi-Fasern 500 μm Breite oder etwa fünf Mal die durchschnittliche Breite eines menschlichen Haares hergestellt. Kohlenstoff-Nanoröhrchen sind Rohre nur Nanometer oder Milliardstel von einem Meter Durchmesser, die bemerkenswerte elektrische und mechanische Eigenschaften besitzen.
Die Forscher dafür gesorgt, dass die elektrisch leitfähige Carbon Nanotube Blätter elektrisch isolierenden Gummis nicht vollständig decken. Stattdessen gab es Lücken, wo der isolierenden Belag ausgesetzt war. Diese Lücken sind der Schlüssel, da Kondensatoren aus leitfähigen und isolierende Einheiten bestehen.
Dann die Wissenschaftler angewendet-Patches von elektrisch leitfähigen Elektrolyt gel auf diese Fasern. Das Muster der Patches verwendeten die Forscher umgewandelt die Fasern in Kondensatoren.
Je mehr Segmente der elektrisch leitfähigen Nanotube Blätter abwechselnd und elektrisch isolierende Kautschuk Lücken eine Faser hatte, desto größer die Spannung, die es erzeugen könnte. Eine Faser ca. 39 Fuß (12 Meter) lang 1000 Volt erzeugen könnte, die Forscher berichteten Online-Jan. 14 in der Fachzeitschrift Advanced Materials.
Frühere Forschung versucht auch, Zitteraale nachahmen, indem viele Electrocytelike Einheiten miteinander verbinden. Aber sagten diese Einheiten unpraktisch waren, weil sie zusammen mit Metalldrähten aufgereiht waren und in der Regel schlechte Flexibilität hatten, die Forscher. Dieses neue Gerät verbunden stattdessen alle seine Electrocytelike Einheiten zusammen auf einer einzigen Faser.
"Wir denken, diese Ergebnisse stellen eine effiziente Strategie für die Förderung der flexible Elektronik und tragbare Geräte" Sun erzählt Live Science.
Power-Faser
Die elastischen Fasern können Strecken bis zu 70 Prozent mehr als ihre üblichen Länge ohne Verlust ihrer elektrischen oder strukturelle Eigenschaften, sagte der Forscher. Das Team zeigte auch, dass die Fasern gewebt werden können, zusammen mit herkömmlichen elastischen Fasern Stoff zu erstellen, die in die Kleidung integriert werden konnte.
Die Forscher vorgeschlagen, dass die Ei Fasern macht Miniatur elektronische Geräte helfen könnte. Zum Beispiel in Experimenten, sie erzeugt Energie Armbänder macht elektronische Uhren und wob Fasern in T-shirts um 57 Leuchtdioden (LEDs) macht. In der Zukunft diese Energiefasern "könnte integriert werden in unserer täglichen Kleidung macht unsere tragbaren Geräte wie Apple Watch und Google Glass," Sun sagte.
Die Wissenschaftler auch verbunden ihre Kondensator-Fasern mit Faser-förmigen Solarzellen Material erstellen, die sowohl ernten und Speicherung von Energie. In Experimenten, diese Combinationfibers 10 Volt Strom Licht erzeugt – genug, um einige Arten von elektronischen Kleingeräte, versorgen sie sagten. Solarzelle Fasern auch Batterie Fasern in tragbare Geräte aufladen können, sagten die Forscher.
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