Schokkend! "Electric Eel" -Vezels Kunnen Draagbare Technologie Aan

{h1}

Een nieuwe vezel bootst de schokkende ladingsgeneratie van elektrische palingen na, en zou kunnen worden gebruikt om op een dag machts draagbare elektronica te gebruiken

Elastische vezels die elektrische palingen nabootsen, zouden op een dag in kleding geweven kunnen worden om draagbare technologie te ondersteunen, suggereert nieuw onderzoek.
In experimenten produceerden deze flexibele vezels voldoende stroom om elektronische lichten en horloges te laten werken.

De nieuwe vezel is opwindend omdat het een pagina uit de natuur vergt om "echte problemen in de wereld op te lossen en zelfs de natuur te overwinnen in sommige aspecten", zei hoofdauteur Hao Sun, een materiaalwetenschapper aan de Fudan Universiteit in Shanghai. [Top 10 uitvindingen die de wereld veranderden]

Hoog voltage

Elektrische paling (Electrophorus electricus) kan dodelijke schokken veroorzaken om prooien te verdoven en te verdedigen tegen roofdieren. Deze vissen hebben cellen die bekend staan ​​als electrocyten, die elektrisch geladen ionen opslaan en afgeven om krachtige elektrische velden te genereren.

Electrocyten in elektrische palingen genereren zelf lage spanningen van slechts ongeveer 0,15 volt. In palingen staan ​​echter duizenden van deze schijfvormige electrocyten op één lijn en werken samen om dodelijke schokken tot 600 volt te produceren, of ongeveer vijf keer de spanning die wordt uitgestraald door een Amerikaanse stopcontact.

Sun en zijn collega's wilden de kracht van de elektrische paling benutten in een door de mens gemaakt materiaal. Om dit te doen, creëerden ze vezels die het vermogen van schokkende wezens nabootsten om minuscule voltageproducerende cellen tijdens het concert op te stapelen.

Deze vezels zijn condensatoren, wat betekent dat ze afwisselend paren elektrische geleiders en elektrische isolatoren, of materialen die de stroom van elektriciteit blokkeren. Condensatoren slaan elektrische lading op op het oppervlak van de geleiders en kunnen veel sneller energie vastleggen en afgeven dan batterijen, hoewel ze meestal minder energie opslaan dan batterijen.

De wetenschappers fabriceerden de condensatoren door eerst lagen koolstofnanobuisjes rond elastische rubbervezels van 500 micron breed te wikkelen, of ongeveer vijf keer de gemiddelde breedte van een mensenhaar. Koolstof nanobuisjes zijn buizen van slechts nanometer, of miljardsten van een meter, in diameter die opmerkelijke elektrische en mechanische eigenschappen bezitten.

De onderzoekers zorgden ervoor dat de elektrisch geleidende koolstof nanobuisplaten het elektrisch isolerende rubber niet volledig bedekten. In plaats daarvan waren er openingen waar het isolerende rubber werd blootgesteld. Dergelijke openingen zijn essentieel, omdat condensatoren zowel geleidende als isolerende eenheden bevatten.

Vervolgens pasten de wetenschappers pleisters van elektrisch geleidende elektrolytgel op deze vezels toe. Het patroon van patches dat de onderzoekers gebruikten, zette de vezels om in condensatoren.

Hoe meer afwisselend segmenten van elektrisch geleidende nanobuisplaten en elektrisch isolerende rubberen openingen een vezel hadden, hoe groter de spanning die deze kon genereren. Een vezel van ongeveer 39 voet (12 meter) kon 1000 volt genereren, rapporteerden de onderzoekers online 14 januari in het tijdschrift Advanced Materials.

Eerder onderzoek had ook als doel elektrische aal na te bootsen door veel electrocytelike-eenheden met elkaar te verbinden. Die eenheden waren echter onpraktisch omdat ze samen met metalen draden werden geregen en over het algemeen een slechte flexibiliteit hadden, aldus de onderzoekers. Dit nieuwe apparaat verbond in plaats daarvan al zijn electrocytelike-eenheden samen op één enkele vezel.

"Wij denken dat deze bevindingen een efficiënte strategie bieden voor de ontwikkeling van flexibele elektronica en draagbare apparaten", vertelde Sun aan WordsSideKick.com.

Krachtige vezel

De elastische vezels kunnen tot 70 procent meer uitrekken dan hun gebruikelijke lengte zonder hun elektrische of structurele eigenschappen te verliezen, aldus de onderzoekers. Het team toonde ook aan dat de vezels samen met conventionele elastische vezels geweven kunnen worden om een ​​weefsel te creëren dat in kleding kan worden verwerkt.

De onderzoekers suggereerden dat de eely-vezels kunnen helpen miniatuur elektronische apparaten van energie te voorzien. In experimenten creëerden ze bijvoorbeeld energiepolsbandjes om elektronische horloges van stroom te voorzien en weefden ze vezels in T-shirts om 57 lichtgevende dioden (LED's) van stroom te voorzien. In de toekomst kunnen deze energievezels "worden opgenomen in onze dagelijkse kleding om onze draagbare apparaten aan te drijven, zoals de Apple Watch en Google Glass," zei Sun.

De wetenschappers verbonden hun condensatorvezels ook met vezelvormige zonnecellen om materiaal te creëren dat zowel energie kon oogsten als opslaan. In experimenten produceerden deze combinatievleesstoffen 10 volt elektriciteit bij blootstelling aan licht - genoeg om sommige soorten kleine elektronische apparaten aan te drijven, zeiden ze. Zonnecelvezels kunnen ook batterijvezels opladen in draagbare apparaten, aldus de onderzoekers.

Volg Charles Q. Choi op Twitter @cqchoi. Volg ons @wordssidekick, Facebook&Google+. Oorspronkelijk artikel over WordsSideKick.com


Video Supplement: Brian McGinty Karatbars Gold Review December 2016 Global Gold Bullion Brian McGinty.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com