“这种叫做热力波的现象开启了能源研究的一个全新领域。” 麻省理工学院化学工程系副教授迈克尔·斯特拉诺说。在近日出版的《自然材料》杂志中，斯特拉诺教授发表了一篇论文，专门介绍该发现。他在文中解释道，如同在海洋表面被海浪推进的浮游物一样，沿着细微导线前进的热力波（一种移动的热脉冲）能够驱使电子移动，从而产生电流。
这个实验的关键部件是碳纳米管，即一种由类似铁丝网的碳原子网格组成的、具有亚显微结构的中空管。这些管子的直径只有几十亿分之一米（即几纳米），属碳分子家族。碳分子包括巴克球（碳原子组成的一种天然分子，又称为碳60，其分子结构类似于设计师巴克敏斯特·富勒设计的某种圆顶，因而得名——编者注）和石墨烯薄片，在过去20年，这些碳分子家庭成员一直都是世界各国科学家大力研究的课题。
在新的实验中，每个这种导电和导热的纳米管都披上了一层活性燃料“外衣”，能通过分解产生热量。随后，研究人员利用激光束或高压火花在纳米管的一端将燃料“外衣”点燃，迅速移动的热波在纳米管内蔓延，急剧扩散。燃料产生的热进入纳米管后，传播速度变为原来速度的几千倍。当热反馈到燃料涂层时，就产生热波，沿着纳米管流动，形成环状热波。在高温下，环状热波在管上的传播速度比正常温度下的速度快1万倍。最后，热波推动电子沿纳米管运动，从而产生了可观的电流。
斯特拉诺表示，燃烧波（就像在导线内猛烈碰撞的热脉冲一样）“在100多年来已经得到精确研究”，但他却是第一个预测这种能量波能够被纳米管或纳米线来引导，并在导线内推动电子流动产生电流。当研究人员把碳纳米管涂上燃料层时惊奇地发现，纳米管的电压峰值发生了变化。
经过进一步改进，这种系统现在能根据自身重量产生一定量的能源（大约为同等重量锂离子电池产电量的100倍）。系统实际释放电量比热电计算法预测的要多得多。受热时，很多半导体材料能够通过塞贝克效应产生电势，而这种效应在碳中非常微弱。斯特拉诺解释：“在碳纳米管中发生的是另一种现象，我们称之为电子输送，因为部分电流强度似乎与能量波的波速成正比。”通俗一点讲，就好比热波在输送电荷载子，如同海浪能够卷起海面上的垃圾并带着它们一起前行一样。系统的这一特性是其能够产生强电流的原因。
斯特拉诺教授表示，因为这是全新的发现，难以确切预测其将来的实际用途。但它极有可能促进超小型电子设备的研发，并应用于微型传感器或者能够注射到体内的医疗设备。理论上说，这种设备能够无限地维持其电力直至用尽，不会出现一般电池因长久闲置出现的漏电情况。同时，由于纳米管很细微，可以大批量地生产，并给较大的设备提供电力。
此外，研究人员还预测，通过在同一段碳纳米管中使用不同种类的活性燃料“外衣”，能量波的前端可能会振荡，从而让他们得到交流电。斯特拉诺说，如果能证实这一猜测，就能开启更多可能性，因为交流电是移动电话等无线电波传输的基础，但目前的能量储存系统都只能输出直流电。
麻省理工学院的这一研究引起了学界的热议，德克萨斯大学纳米技术学院主任雷·鲍曼并没参与这项工作，但在他眼中，这项研究是“一流的”。鲍曼说，这项工作“最初始于一个有创意的想法，有人也许认为它很荒唐。但实验结果却令人兴奋，它的应用前景很广泛”。
