一项新的研究表明,赖斯大学发明的基于碳纳米管的纤维以磅每磅为基础,具有比相同质量的铜电缆更大的承载电流的能力。
尽管单个的纳米管能够传输的电流是铜的近1000倍,但是使用其他技术将同一根管合并为一根光纤的管在达到该容量之前就已经失效了。
但是赖斯进行的一系列测试显示,湿纺碳纳米管纤维仍能轻松击败铜,其电流高达相同质量铜线的四倍。
研究人员说,这使基于纳米管的电缆成为重量轻的重要系统中轻型动力传输的理想平台,例如航空航天应用。
赖斯教授Junichiro Kono和Matteo Pasquali领导的分析结果本周在线发表在《高级功能材料》杂志上。就在一年前,《科学》杂志报道说,帕斯夸里的实验室与荷兰Teijin Aramid公司的科学家合作,用碳纳米管制造了一种非常坚固的导电纤维。
当今由铜或铝制成的传输电缆很重,因为它们的低拉伸强度需要钢芯增强。
长期以来,从事纳米级材料研究的科学家一直认为,有一种更好的方法将电能从这里转移到那里。某些类型的碳纳米管比铜可以承载更多的电流。理想的电缆将由长的金属“扶手椅”纳米管制成,该纳米管可以在远距离传输电流而损耗可忽略不计,但是这种电缆不可行,因为尚无法批量生产纯扶手椅。
同时,Pasquali实验室创建了一种方法,可以从仍优于铜的多种纳米管类型中纺出纤维。Pasquali和Teijin Aramid共同开发的电缆即使在20微米宽的情况下也比人类的头发还细,但仍坚固而灵活。
Pasquali求助于Kono及其同事,包括赖斯大学的博士后研究员Xuan Wang,以量化纤维的功能。
帕斯夸里说,研究导体电流承载能力的电气工程师与从事碳纳米管研究的材料科学家之间存在脱节。他说:“这在文献中对进行正确的比较产生了一些困惑。”“ Jun和Xuan确实深入了解了如何很好地进行这些测量以及将苹果与苹果进行比较。”