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研究人员研发出一种能将动能转化为电能的新型织物2018-03-26

Anja Lund将一件导电纺织物放在一个背包的肩带上(浅色部分)。 右侧:由于拉伸纺织物时产生电力,导致LED灯闪烁。图片来源:Johan Bodell /瑞典查尔姆斯理工大学

查尔姆斯理工大学的研究人员研发出一种能将动能转化为电能的织物。织物受到的负荷越大,变得越湿润,产生的电力也越多。研究结果发表在《柔性电子(Flexible Electronics)》。

查尔姆斯理工大学的研究人员Anja Lund和Christian Muller合作研发了一种可以在拉伸或在受压情况下能够发电的织物。如今,这种织物产生的电力足以点亮一盏LED灯、发送无线信号或者驱动小型电力装置,比如袖珍计算器或数字手表。这项技术也是基于压电效应,例如受到拉伸的时候,会使得压电材料发生变形,从而产生电力。在这项研究中,研究人员发明了一种将压电纱线和导电纱线(用于传输生成的电流)编织在一起的机织物。

Lund说:“在潮湿的情况下,这种柔软织物的效率变得更高。”为了证明我们的研究结果,我们采用了包肩带上的一片织物。包越重,含这种织物越多,那么我们能获取到的电能也越多。当包里装满3公斤书时,我们可以产生4毫瓦的连续输出,这就足以让LED灯间歇性地发光了。通过这种织物做成一个完整的包,就可以获得足够的能量来传输无线信号。

Anja Lund通过包肩带(浅色的部分)展示了这种技术。当纺织物拉伸时,它会在一个电容器中产生电压,直到电压足够高,从而使连接的LED灯间歇性的获得电能。如果整个袋子是由导电织物制成的,它就能为LED灯提供足够的电压。

压电纱线由24根纤维组成,每根纤维都像一缕头发一样细。当纤维完全浸湿时,它们封闭在液体中,使得纱线变得更有效率,因为这改善了纤维之间的电接触。该技术基于研究人员之前的研究成果,他们研发了压电纤维,如今,他们已经在此基础上增加了一个维度。

“压电纤维由导电内核周围的压电外壳组成,”Lund说。“这种压电纱线与商用的导电纱线结合构成串联电路。”迄今为止,研究人员之前对于压电织物的研究主要集中在传感器及其它们通过压力灵敏度产生电信号的能力。使用这种能量来持续驱动电子装置是很独特的。

Lund说:“这是一种由压电纱线编织成的织物,其发电技术很容易理解,还可用于日常生活。织物中也有可能添加了其他材料或者将它作为多层产品中的一层。这样虽然可行,但需要作一些改变”。

研究人员认为这项技术从根本上来说已经可用于大规模量产。现在主要是工业产品开发者要搞清楚如何利用这项技术。除了组成材料使用的先进技术外,成本也相对较低,与Gore-Tex的价格差不多。通过与瑞典Borås纺织学院的合作,研究人员已经证明这种纱线可以在工业织机中编织,并且具有足够的耐磨性,满足大规模生产的严格条件。

原文来自phys

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