中國粉體網(wǎng)訊  由美國得克薩斯大學、澳大利亞臥龍崗大學、加拿大不列顛哥倫比亞大學和韓國漢陽大學的研究人員組成的國際研究小組宣布，他們用碳納米管制造出新型螺旋紗纖維，其扭曲能力比過去已知的材料高1000倍，可利用其制造出比頭發(fā)絲還細小的微電機。該研究成果發(fā)表在近期出版的《科學》雜志上。

碳納米管與金剛石、石墨烯、富勒烯一樣，是碳的一種同素異形體。它具有典型的層狀中空結(jié)構(gòu)特征，管身由六邊形碳環(huán)微結(jié)構(gòu)單元組成。在此項研究中，研究人員首先生產(chǎn)出高400微米、寬12納米的碳納米管細微結(jié)構(gòu)“森林”，然后將其紡成類似繩索結(jié)構(gòu)的螺旋紗。在紡紗時，可將碳納米管紗制成左手螺旋和右手螺旋兩種類型。

由于碳納米管紗具有良好的導(dǎo)電性，研究人員將制成的碳納米管紗與電極相連，并將其沉浸在離子導(dǎo)電液體中。碳納米管紗開始進行扭轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)。它首先向一個方向旋轉(zhuǎn)，當達到一定的限度，改變電壓后，再向反方向旋轉(zhuǎn)。左手螺旋紗和右手螺旋紗的旋轉(zhuǎn)方向正好相反。 研究人員表示，碳納米管紗的扭轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)機制就像超級電容器充電，離子遷移到紗線，充電電荷注入到碳納米管，形成靜電平衡。由于碳納米管紗為多孔結(jié)構(gòu)，離子涌入將導(dǎo)致紗線膨脹，長度可縮短一個百分點。

研究人員在碳納米管紗上附著了一個槳葉，結(jié)果表明，新型碳納米管紗以590轉(zhuǎn)/分鐘的速度進行旋轉(zhuǎn)時，可以旋轉(zhuǎn)比自身重2000倍的槳葉。每毫米碳納米管紗在250轉(zhuǎn)/分鐘時，其扭曲能力超過鐵電體人工肌肉、形狀記憶合金人工肌肉及有機聚合物人工肌肉1000倍。輸出功率可媲美大型電機。 

研究人員已設(shè)計了一個簡單的設(shè)備，用于在微流體芯片上混合兩種液體。由一個15微米碳納米管紗構(gòu)成的流體混合器，可旋轉(zhuǎn)比自身寬200倍、比自身重80倍的槳葉。

傳統(tǒng)電機的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，微型化十分困難。但利用這種碳納米管紗卻能很容易在毫米級水平構(gòu)建電機。英國萊斯大學化學和計算機科學系的詹姆斯教授認為該工作非常了不起。他表示，具有如此大扭矩的纖維十分迷人，如果將其應(yīng)用在機械工程中，將起到其他任何材料無法替代的效果。

研究人員表示，這種碳納米管紗可以開辟許多新用途。它可以用于制造微型電機、微型壓縮機和微型渦輪機；基于旋轉(zhuǎn)執(zhí)行器的微型泵可以集成到芯片實驗室技術(shù)制造的設(shè)備上；還可以將其應(yīng)用于機器人、假肢及各種傳感器上。