新型碳搪玻璃碳纳米管纱扭曲能力提高千倍

近由美国得克萨斯大学、澳大利亚卧龙岗大学、加拿大不列颠哥伦比亚大学和韩国汉阳大学的研究人员组的国际研究小组宣布，他们用碳搪玻璃碳纳米管出新型螺旋纱纤维，其扭曲能力比过去已知的材料高1000倍，可利用其出比头发丝还细小的微电机。该研究果发表在近期出版的《科学》杂志上。    
碳搪玻璃碳纳米管与金刚石、石墨烯、富勒烯一样，是碳的一种同素异形体。它具有典型的层状中空结构特征，管身由六边形碳环微结构单元组。在此项研究中，研究人员首先生产出高400微米、宽12搪玻璃碳纳米的碳搪玻璃碳纳米管细微结构“森林”，然后将其纺类似绳索结构的螺旋纱。在纺纱时，可将碳搪玻璃碳纳米管纱制左螺旋���右螺旋两种类型。    
  由于碳搪玻璃碳纳米管纱具有良好的导电性，研究人员将制的碳搪玻璃碳纳米管纱与电极相连，并将其沉浸在离子导电液体中。碳搪玻璃碳纳米管纱开始进行扭转旋转。它首先向一个方向旋转，当达到一定的限度，改变电压后，再向反方向旋转。左螺旋纱和右螺旋纱的旋转方向正好相反。  
  研究人员表示，碳搪玻璃碳纳米管纱的扭转旋转机制就像超级电容器充电，离子迁移到纱线，充电电荷注入到碳搪玻璃碳纳米管，形静电平衡。由于碳搪玻璃碳纳米管纱为多孔结构，离子涌入将导致纱线膨胀，长度可缩短一个百分点。  
  研究人员在碳搪玻璃碳纳米管纱上附着了一个桨叶，结果表明，新型碳搪玻璃碳纳米管纱以590转/分钟的速度进行旋转时，可以旋转比自身��2000倍的桨叶。每毫米碳搪玻璃碳纳米管纱在250转/分钟时，其扭曲能力超过铁电体人工肌肉、形状记忆合金人工肌肉及有机聚合物人工肌肉1000倍。输出功率可媲型电机。  
 
<a href="http://www.tangcifany***/Index.asp?Product/Product93/
" target="_blank">搪瓷反应釜</a>研究人员已设计了一个简单的设备<a href="http://www.tangcifany***/Index.asp?Product/Product93/" target="_blank">搪玻璃反应釜</a>，用于在微流体芯片上混合两种液体。由一个15微米碳搪玻璃碳纳米管纱构的流体混合器，可旋转比自身宽200倍、比自身重80倍的桨叶。  
  传统电机的结构非常复杂，微型化十分困难。但利用这种碳搪玻璃碳纳米管纱却能很容易在毫米级水平构建电机。英国莱斯大学化学和计算机科学系的詹姆斯教授认为该工作非常了不起。他表示，具有如此大扭矩的纤维十分迷人，如果将其应用在机械工程中，将起到其他任何材料无法替代的效果。  
  研究人员表示，这种碳搪玻璃碳纳米管纱可以开辟许多新用途。它可以用于微型电机、微型压缩机和微型涡轮机；基于旋转执行器的微型泵可以集到芯片实验室技术的设备上；还可以将其应用于机器人、肢及各种传感器上。 欧盟委员会日前通过了对搪玻璃碳纳米材料的定义，之后又对这一定义进行了解释。       根据欧盟委员会的定义，搪玻璃碳纳米材料是一种由基本颗粒组的粉状或团块状天然或人工材料，这一基本颗粒的一个或多个三维尺寸在1搪玻璃碳纳米至100搪玻璃碳纳米之间，并且这一基本颗粒的总数量在整个材料的所有颗粒总数中占50％以上。       1搪玻璃碳纳米等于十亿分之一米。在搪玻璃碳纳米尺度上，一些材料具有很多特殊功能。搪玻璃碳纳米材料已在人们的工作和生���中得到广泛应用。  
  在欧盟委员会通过的搪玻璃碳纳米材料定义中，为什么限定基本颗粒大小在1搪玻璃碳纳米至100搪玻璃碳纳米之间？欧盟委员会认为，目前已知的大多数搪玻璃碳纳米材料的基本组颗粒都在这一范围内，当然超出这一范围的材料也有可能具有搪玻璃碳纳米材料的特点。这一规定是为了使标准明确。  
  为什么要求搪玻璃碳纳米材料的基本颗粒总数量在整个材料的所有颗粒总数中占50％以上？欧盟委员会认为，搪玻璃碳纳米颗粒比例过低会淹没整个材料的搪玻璃碳纳米特性，50％是一个比较合适的比例。另外，用搪玻璃碳纳米颗粒的数量比例而不是用质量比例作为搪玻璃碳纳米材料的衡量标准，更能体现搪玻璃碳纳米材料的特点。因为一些搪玻璃碳纳米材料密度很低，在质量比例较小的情况下已经能显现出明显的搪玻璃碳纳米材料特点。  
  为什么搪玻璃碳纳米材料包括天然材料？欧盟委员会认为，搪玻璃碳纳米材料应按照基本组颗粒的大小来定义，不管它是天然的还是人造的。实际上一些天然材料也具有人造搪玻璃碳纳米材料的特点。