Winzige Bewegungen reichen Nanodrähten aus Zinkoxid zur Stromerzeugung aus

Miniatur-Kraftwerk

Anaheim (USA) - Sensoren und Laptops könnten in Zukunft völlig unabhängig von Batterien und Steckdosen werden. Denn winzigen Kraftwerken aus Zinkoxid-Nanodrähten reichen ein Tastendruck oder leichte Bewegungen aus, um Strom zu erzeugen. Diese Nanogeneratoren nutzen den piezoelektrischen Effekt aus, bei dem sich Oberflächenladungen durch den Druck auf die Tasten verschieben, sodass eine elektrische Spannung entsteht. Auf der Frühjahrstagung der Amerikanischen Chemischen Gesellschaft in Anaheim berichteten Wissenschaftler vom Georgia Institute of Technology, dass sie die Effizienz dieser Mini-Kraftwerke enorm steigern und sogar schon kleine Flachbildschirme mit genug Strom versorgen konnten.

"Unsere Nanogeneratoren bieten ein Potenzial, das nur von unserer Vorstellungskraft begrenzt wird", sagt Zhong Lin Wang, der bereits seit vielen Jahren an piezoelektrischen Kraftwerken arbeitet. Für seinen neuesten Prototyp ordnete er Millionen von Nanodrähten aus Zinkoxid auf einer flexiblen Unterlage an. Wird diese leicht gebogen, werden Elektronen freigesetzt und es fließt ein Strom. Mit fünf hintereinander geschalteten Nanogeneratoren erreichte Wang eine Ausgangsspannung von drei Volt bei etwa einem Mikroampere Stromstärke.

Seit einigen Jahren präsentiert die Arbeitsgruppe um Wang immer effizientere Zinkoxid-Kraftwerke. Doch mit den jüngsten Entwicklungen überwanden sie die Schwelle, ausreichend Strom für Sensoren und elektronische Geräte liefern zu können. Jede Art der Bewegung - sei es ein Tastendruck, eine Windstoß oder eine Wellenbewegung - eignet sich zur Stromerzeugung. Erste Anwendungen sehen die Forscher in autarken Umweltsensoren. Doch auch medizinische Implantate und kleine Stromgeneratoren unter einer Computertastatur hält Wang für möglich. In drei bis fünf Jahren rechnet er mit ersten marktreifen Mini-Kraftwerken aus Zinkoxid-Nanodrähten.