2015年3月27日
德克萨斯大学达拉斯分校(UT Dallas)的Walter Voit博士和其他研究人员已经成功地将碳纳米管和“巴克球”团簇加入PVDF材料中，以改善其发电性能。该PVDF塑料将在第249届全国会议博览会上报道美国化学学会．
碳纳米管(如上图所示)和“巴克球”团簇(黑点)被整合到一种新材料中，以提高其发电性能。信贷:我们实验室
用于管道和过滤器的塑料有一个奇怪的特性。在拉伸或压缩过程中可以产生电。到目前为止，这种能力只在很小的范围内被使用，然而，研究人员正在扭曲塑料纤维，以产生更多的电力，从人工肌肉到绿色能源的广泛应用范围。
“在过去的几年里，我们用一种叫做PVDF的材料做了很多工作德克萨斯大学达拉斯分校(UT Dallas)的Walter Voit博士解释道。”如果我们在精确的条件下生产它，我们可以把它做成压电的，也就是说如果我拉伸它，它就能发电。或者我可以把电放到材料的表面，让它改变形状。”
PVDF和类似材料已经在现代技术中得亚博网站下载到应用，用于电子设备中的倾斜传感器和触控板中的压力传感器。然而，人们相信，如果它们被发现具有显著的压电性能，它们的潜力将超过这些简单的应用。
Voit和弗吉尼亚理工学院和州立大学的Shashank Priya博士已经在这一目标上取得了新的进展。作为能源收集材料和系统中心的一部分，他们主导了以聚合物为基础的“软”能源收集材料的开发工作。能源收集材料和系统中心是美国国家科学基金会(NSF)的一个项目，亚博网站下载旨在开发运动控制和能源收集技术。亚博老虎机网登录
Voit实验室的一名博士生卡里·鲍尔(Cary Baur)找到了一种方法，将称为巴克球的有机纳米结构和单壁碳纳米管部署到PVDF纤维中，以使其压电性能提高一倍。巴克球是小的碳原子球。它们和它们的圆柱形对应物有着有趣的特征，科学家们正以各种方式利用这些特征。
观察到在Voit材料中，碳纳米结构的均匀化提高了电场强度。亚博网站下载Voit表示，这使得pvdf -碳混合材料成为迄今为止科学文献中报道的最理想的压电复合材料。
为了将这种纱线状的结构转化为人造肌肉，或能在电流作用下放松或收缩的材料，Voit必须让它们变得更强大。亚博网站下载德克萨斯大学达拉斯分校的一位同事做到了这一点。
Ray Baughman博士将一束大约十缕人的头发宽度的尼龙纤维缠绕成一个类似于传统电话线的又长又紧的线圈，不过程度要小得多。该结构在受热时能收缩近50%，并能举起16磅。
”其效果类似于扭转橡皮筋，”我们说。”如果你在它盘绕的时候拉它，你会得到比它是直的时候多得多的拉力。”
Voit正试图为他的pvdf碳纤维开发类似的影响，与尼龙相比，这种纤维改善了压电性能，并在电流下收缩。”我们得把它卷起来，”他说。”我们必须有正确的压电性能，在它处于那种复杂的形状之后。这才是我们真正能成功的秘诀。最终，它可以用来制造人造肌肉，使假肢更加逼真”。
Voit材料的另一个潜在应用是能源收集，这吸引了商业兴趣。亚博网站下载波音公司为他的部分研究提供了资金，该公司正在寻找一种解决方案，将有助于从乘客的简单活动(如坐、站和调整座位)中产生能量，并将其用于飞机的某些功能，如客舱顶灯。Voit指出，通过这种方式，一些电缆将被消除，增加了相当大的飞机重量和节省燃料。
”现在，我们正在寻找方法，使其在更大的范围内更易于处理，以实现更大的能量收集设备和实用的人造肌肉，”我们说。
除了波音的资助，Voit还获得了国防高级研究计划局、德克萨斯大学达拉斯分校、美国国家科学基金会和德克萨斯仪器公司的资助。