由美國得克薩斯大學(xué),、澳大利亞臥龍崗大學(xué)、加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)和韓國漢陽大學(xué)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(xué)》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(xué)化學(xué)和計算機科學(xué)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。