I ricercatori migliorano Twistron, un'energia

I ricercatori dell’Università del Texas a Dallas hanno recentemente migliorato i loro raccoglitori di energia chiamati twistron, che sono fatti di nanotubi di carbonio e generano elettricità attraverso stiramenti ripetitivi. I fili del twistron venivano anche cuciti in un guanto, consentendo a chi lo indossava di produrre elettricità semplicemente formando lettere e frasi con la mano nella lingua dei segni americana. Questa tecnologia ha potenziali applicazioni per alimentare sensori, raccogliere energia dalle onde dell’oceano, alimentare dispositivi indossabili tramite i movimenti del corpo o aiutare ad alimentare le città del futuro.

"Sulla base dei profili della tensione di uscita, possiamo facilmente differenziare il movimento delle dita di diverse lettere e frasi e possiamo potenzialmente utilizzare questo guanto come traduttore autoalimentato del linguaggio dei segni", spiega Zhong Wang, autore principale dell'articolo.

Il team ha inizialmente presentato la tecnologia twistron nel 2017, migliorando i processi di produzione del filato. Ciò alla fine ha portato a fibre più efficienti in grado di generare più elettricità per tratto rispetto alla versione originale.

“Se hai un robot umanoide e vuoi sapere quali muscoli si sono contratti e se funzionano correttamente, potresti incorporare le fibre molto fini dei nostri raccoglitori di twistron in modo che quando il muscolo cambia dimensione, allunga il twistron, che genera elettricità ," disse. Dr. Ray Baughman, direttore del NanoTech Institute e della Distinguished Chair in Chimica di Robert A. Welch. "Quell'elettricità può essere misurata, il che può dirti quanto quel muscolo ha cambiato dimensione."

I nanotubi di carbonio nei twistron vengono filati in filati ultra resistenti e leggeri. Inoltre, il team ha reso i filati estremamente elastici aggiungendo una torsione sufficiente, consentendo ai filati di arrotolarsi come un elastico attorcigliato. "Il meccanismo di base di questi twistron è che quando li allunghi, i fasci di singoli nanotubi di carbonio entrano in contatto tra loro, aumentando la densità degli elettroni nel materiale, che aumenta la tensione in uscita", ha detto Wang. “Sulla base di questa comprensione, abbiamo scoperto che l’ottimizzazione dell’allineamento dei nanotubi – la quantità di area superficiale in cui interagiscono – può aumentare notevolmente la variazione di capacità e aumentare drasticamente la tensione in uscita”.

Inoltre, i ricercatori hanno aggiunto il grafene al processo di fabbricazione. "Inizieremo estraendo un foglio di nanotubi di carbonio da una serie di nanotubi allineati verticalmente, chiamata foresta", ha detto Wang. “In questi nuovi esperimenti, abbiamo aggiunto un passaggio: abbiamo depositato il grafene su quel foglio e poi lo abbiamo attorcigliato e avvolto insieme in fili. Ciò ha migliorato notevolmente la variazione di capacità e la quantità di elettricità che possiamo raccogliere dai twistron risultanti”.

Quando allungato 30 volte al secondo, il twistron genera 3,19 kilowatt per chilogrammo di potenza elettrica di picco. Si tratta di un aumento di dodici volte rispetto ai valori più alti di altri raccoglitori di energia meccanica da frequenze che vanno da 0,1 Hz a 600 Hz. Il twtstron più recente ha raggiunto 7,2 volte l'efficienza di conversione dei twistron iniziali.