碳纳米管纤维优于传统的铜缆

扫描电子显微镜图像显示在稻米大学创建的典型碳纳米管纤维，并通过高电流诱导的焦耳加热分成两个。水稻研究人员在不同的条件下突破了纤维 - 空气，氩气，氮气和真空 - 看看它们如何处理高电流。纤维在携带电流比同一质量的铜电缆的情况下，纤维更好。(

稻米大学的一项新研究表明，碳纳米管纤维具有比相同质量的传统铜缆的电流更大的能力。

根据新的研究，在水稻大学中发明的基于碳纳米管的纤维具有更大的能力与相同质量的铜缆相同的电流。

虽然inpidual纳米管能够传递比铜的电流更高的近1,000倍，但在达到该容量之前，使用其他技术将相同的管子聚集成纤维。

但是，水稻的一系列试验显示湿纺碳纳米管纤维仍然可以充分击败铜，其电流高达四倍作为相同质量的铜线。

这就是研究人员表示，使基于纳米管的电缆成为系统中的轻质动力传输的理想平台，其中重量是一个重要因素，如航空航天应用。

科学家们已经创造了第一款纯碳纳米管纤维，该纤维结合了高导电金属线，强碳纤维和柔韧的纺织螺纹的许多最佳特征。

米饭教授LED的分析Junichiro Kono和Matteo Pasquali本周在线在线上演了先进的功能材料。只有一年前，学刊的杂志的实验室与荷兰公司帝宾·阿拉米德的科学家合作，帕萨奎加尔的实验室创造了一个非常强大的导电纤维。

由于其低拉伸强度需要钢芯加固，由铜或铝制型铜或铝制的透射电缆很重。

科学家们使用纳米级材料长期以来，有更好的方法可以从这里移动电力。某些类型的碳纳米管可以比铜的电力更多。理想的电缆将由长金属“扶手椅”纳米管制成，可在损失可忽略的距离上传输电流，但这种电缆是不可行的，因为帕萨奎拉说，这尚不动的扶手椅。

与此同时，PASQUALI实验室已经创建了一种从仍然优于铜的纳米管类型的混合物中旋转光纤的方法。Pasquali和Teijin Aramid开发的电缆即使在20微米宽，也比人类毛发更薄。

Pasquali转向Kono和他的同事，包括稻米博士后研究员的主要作者轩王，量化光纤的能力。

PASQUALI表示，电气工程师之间的脱离了研究了在碳纳米管上工作的导体和材料科学家的当前承载能力。“这在合适的比较方面产生了一些困惑，”他说。“君和轩真的到了如何做这些测量的底部，并将苹果与苹果进行比较。”

研究人员分析了纤维的“电流承载能力”（CCC）或余地，具有定制钻机，使其允许它们与相同直径的金属电缆进行测试。在将它们悬浮在露天，真空和氮气环境中，测试电缆。

电缆由于电阻而加热。当电流负载超过电缆的安全容量时，它们会变得太热和休息。研究人员发现暴露于氮的纳米管纤维最好，其次是氩气和露天，所有这些都能够冷却到对流。真空中的相同的纳米管纤维仅通过辐射冷却并且具有最低的CCC。

“结果是，这些纤维具有曾获得任何碳的纤维报告的最高CCC，”Kono说。“铜仍然具有更好的电阻率，但是我们具有碳纤维光的优点。所以，如果你弥补CCC，我们赢了。“

KONO计划进一步调查和探索光纤的多功能方面，包括灵活的光电器件应用。

由KONO实验室设计的试验室在米米允许的纳米纤维和铜缆上进行比较。图片由Kono Lab提供

Pasquali建议螺纹纤维足以向空中车辆提供电力。“假设你想从地面上为无人驾驶的空中车供电，”他酝酿着。“你可以像风筝一样，用我们的纤维提供的电力。我希望本富兰克林在这里看到这一点！“

本文的共同作者是大米校友Natnael Behabtu和Colin Young和Dmitri Tsentalovich的研究生。KONO是物理学和天文学的电气和计算机工程教授，以及材料科学和纳米工程。Pasquali是化学和生物分子教授，化学和材料科学和纳米工程。Tsalientovich，Kono和Pasquali是Richard E. Smalley纳米级科学技术研究所的成员。

该研究得到了能源部，国家科学基金会，罗伯特A. Welch基金会，帝宾·阿拉米德BV，科学研究空军办公室和国防部国防科学和工程研究生奖学金。

出版物：轩王等，“紧密封装和对准碳纳米管的高处理电源电缆”，高级功能材料，2014; DOI：10.1002 / adfm.201303865

图片：科诺实验室/赖斯大学