日前，《科學》雜志刊文介紹了一種名為“Twistron”的神奇“紗線”，只要拉伸或扭轉就能實現自發電。這一新材料有望在物聯網傳感器、可穿戴醫療設備、海水發電等領域廣泛應用，并幫助人類減少對化石能源的依賴。
美國得克薩斯大學達拉斯校區、韓國漢陽大學、中國南開大學等機構的研究人員合作研發了該材料。美國德克薩斯大學達拉斯分校納米科技研究所教授雷·鮑曼(Ray Baughman)為論文通訊作者。作為國際研究團隊成員，南開大學藥物化學生物學國家重點實驗室教授劉遵峰，參與了新材料的研發以及Twistron“紗線”可穿戴傳感器的研制工作。
“Twistron”本質上是一種不需要外加電源的電容器。研究人員利用只有人類頭發絲萬分之一粗細的碳納米管制成了這種紗線。發電前，需要將這種紗線在鹽水等電解質溶液中浸泡，使電解質中的離子附著到碳納米管表面。當紗線被擰緊或拉伸時，碳納米管之間的距離變小，離子聚集到一起密度變大，就會將擰緊或拉伸過程中的機械能轉化為電能。
為了提高紗線的彈性，研究人員不斷提高紗線的捻度，從而使得紗線呈類似彈簧的螺旋結構。實驗證明，每千克紗線可產生250瓦的峰值電能，比其他將機械能轉換為電能的技術高出100倍以上。測試中，一根重量小于家蠅的Twistron紗線，每次被拉伸后，產生的電能可以點亮一個小型LED。
科學家們十分看好Twistron的應用前景，認為其適合為物聯網中成千上萬的傳感器提供方便電能。同時，它還可用于制造電子紡織品或可穿戴醫療設備。研究人員還利用這種紗線采集海浪運動產生的能量，設想將生產成本降低后，可利用這種紗線制成巨大的能量收集裝置。研究人員表示，由于這種紗線具有可擴展性，它們可在任何有可靠動能的地方使用。
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2015年，劉遵峰教授與雷·鮑曼教授曾在《科學》雜志上報道了使用同種細紗材料制成的彈性導線，用以制作監測人體健康和運動的可穿戴設備。劉遵峰為論文第一作者。
據了解，雷·鮑曼院士現為南開大學“楊石先講座教授”。中國參加該研究工作的單位還有江南石墨烯研究院外籍院士工作站。
