Piezoelektrische Fasern können Bewegung in Strom wandeln

Strom-Fasern

Atlanta (USA) - Nie mehr leere Akkus in Handys und MP3-Playern: An dieser Zukunft arbeiten Forscher des Georgia Institute of Technology in Atlanta. Sie entwickelten eine Faser, die bei jeder Bewegung selbst Strom erzeugen kann. Eingewoben in T-Shirts oder Pullover können diese im Prinzip genug Energie für die Versorgung kleiner elektronischer Geräte liefern. Einen ersten Prototyp der stromerzeugenden Faser präsentieren sie in der Zeitschrift "Nature".

"Die beiden Fäden reiben aneinander wie die Borsten von zwei Flaschenbürsten", sagt Zhong Lin Wang, Wissenschaftler an der School of Materials Science and Engineering. Jede der Tausenden Borsten, die von einem Faden abstehen, bestehen dabei aus millionstel Millimeter dünnen Nanodrähten aus Zinkoxid. Diese Substanz, die Maler auch als Weißpigment schätzen, kann über einen piezoelektrischen Effekt Bewegung in elektrische Energie umwandeln. Nach ersten Versuchen mit einzelnen Piezo-Fasern schätzen die Forscher, dass ein ein Quadratmeter großes Stoffstück mit diesen eingewobenen Strom-Fäden etwa 80 Milliwatt Leistung liefern können.

Bisher ist die Produktion der Strom-Fäden relativ aufwändig. Eine nackte, dünne Kevlar-Faser beschichteten Wang und Kollegen zuerst mit einem flexiblen Mantel aus Tetraethoxisilan. Auf dieses Material setzten sie eine Schicht aus Zinkoxid, aus der die einzelnen Zinkoxid-Nanodrähte rund um den Faden senkrecht nach außen wachsen konnten. Jede zweite dieser etwa einen Zentimeter langen Rundbürsten wurde zudem mit einer dünnen Lage aus Gold beschichtet, die als leitfähige Elektrode für den elektrischen Anschluss der Stromfäden dienste.

Etwa eine halbe Stunde rieben die Forscher diese Bürstenpaare aneinander. Die Borsten bogen sich dabei hin und her und erzeugten so Strom bei einer Spannung von einem Millivolt. In weiteren Versuchen soll nun das Produktionsverfahren vereinfacht und auf längere Fäden ausgeweitet werden. Zudem gilt es, die Zinkoxid-Borsten gegen Feuchtigkeit zu schützen, da sie durch diese zerstört werden können. Nur wenn diese Hürden genommen werden können, wäre die Herstellung eines waschbaren Strom-Hemds denkbar.