研究发现扭曲的碳纳米管储存的能量是锂电池的3倍
碳纳米管是一种纳米级结构，通常由单层碳原子构成。这些碳片也被称为石墨烯，重量极轻，强度却超过钢铁本身。这种材料的优越性能帮助科学家将其应用于多个未来领域。
日本信州大学的一名研究人员——桑吉夫·库马尔·乌杰想知道碳纳米管是否也可以用来储存能量。2022年，他从日本来到马里兰大学巴尔的摩郡分校（UMBC），继续他的研究，并发现扭转碳纳米管可以提高其能量存储效率。
早在一次性电池开始为儿童玩具供电之前，就有了标志性的机械螺旋弹簧。作为一项简单的工程技术，这种弹簧可以用钥匙上紧发条，将机械能储存为势能，然后释放出来，促进玩具轮子的运动。
机械螺旋弹簧的缩小版还为昔日的上链腕表提供动力，当螺旋弹簧的势能耗尽时，腕表也就停止走时。
乌杰热衷于测试该系统是否能在更小的尺度上工作，而纳米级碳纳米管是测试其工作的首选材料。他在先进传感器技术中心（CAST）的团队，将市面上销售的碳纳米管捆绑成线，然后拉拧成一根绳，再在这根绳上涂上不同的物质，以提高其强度和柔韧性。
为了确定这些绳索在缠绕后松开会释放出多少能量，研究小组进行了多次实验，并将能量输出与多种材料进行了比较。
研究人员发现，他们扭曲的碳纳米管单位质量可容纳的能量是钢弹簧的15000倍。虽然这值得称赞，但研究人员知道，他们最大的竞争对手是锂离子电池，这是人类目前制造的能量密度最高的设备。
值得称赞的是，研究人员成功地展示了比标准锂离子电池高3倍的能量存储密度。与锂离子电池在不同工作温度下的性能变化不同，扭曲的碳纳米管在零下76华氏度（-60℃）到212华氏度（100℃）的宽温度范围内都能稳定地储存能量。
由于该技术采用的是机械方法而非电化学方法，因此对于植入物等设备来说也更加安全。这也为寻找电池以外的供电方法提供了思路。
乌杰和他的团队还未将他们的技术尽快应用到植入物中。该团队正在开发一种传感器原型，以测试将扭曲的碳纳米管作为能源的情况。乌杰表示，这项研究表明，扭曲的碳纳米管在机械储能方面具有巨大潜力，希望未来在该技术上有所进展。这项研究成果发表在《自然-纳米技术》杂志上。（逸文）