美国德克萨斯大学达拉斯分校研究人员开发出一种基于重水的新型电解质系统，可显著提升碳纳米管纱线的机械能收集效率。这种被称为"扭绞纱"的碳纳米管线材在反复拉伸时能够产生电能，有望用于制备可为可穿戴设备供电的智能纺织品。

这项发表于《ACS Nano》的研究显示，用重水替代普通水作为扭绞纱的中性电解质溶液，显著提高了纱线的能量输出。与普通水相比，重水基系统在0.01赫兹至2赫兹的低频范围内，峰值电功率提升至2.5倍，每次拉伸循环的能量输出提高1.8倍，能量转换效率达到9.5%。研究通讯作者、德克萨斯大学达拉斯分校张萌萌博士表示："虽然这项研究主要集中于增强低频能量收集——例如从人体运动或海浪中收集能量——但这些氘增强型扭力管能量收集器在高频下也展现出卓越的收集性能。"

重水是氢原子被氘取代的水分子形态。研究团队发现，使用重水可减缓带电分子的运动速度，降低自放电速率，使碳纳米管表面能够维持更多电荷。研究共同第一作者、化学博士生Ishara Ekanayake解释道："使用重水可以减缓带电分子的运动，降低或最大限度地减少自放电率，这样我们就可以在碳纳米管上保持更多的电荷。对于能量收集来说，这是一个很大的优势——更多的电荷意味着更好的能量收集性能。"

为展示实际应用价值，研究人员将涂覆固体电解质凝胶的扭绞纱阵列嵌入商用纺织品，通过拉伸模拟人体运动，成功为可穿戴电子设备供电。团队还将电解质涂覆的扭绞纱与受热收缩的聚合物人工肌肉耦合，展示了该技术在环境温度变化场景中的热能收集潜力。张萌萌博士展望："我们可以设想，下一代可穿戴织物能够通过日常运动不断发电，为手机、手表、平板电脑和其他便携式电子产品供电。"

出版详情：作者：Ishara Ekanayake等人，标题：《用于低频机械能收集的 D₂O 增强型 Twistron 纱线收集器》，发表于：ACS Nano(2026)。期刊信息：ACS Nano、Science