Holzboden als Kraftwerk

Ob kleinteiliges Eichenparkett, Pitchpine oder grobe Dielen – Holzböden werden im Wohnungsbau seit Jahrhunderten gerne genutzt. In Zukunft könnten solche Böden auch als kleine Kraftwerke dienen: Holzdielen erzeugen elektrischen Strom, sobald eine Person über sie läuft. Möglich wird das durch eine hauchdünne Beschichtung, die Materialforscher nun in der Fachzeitschrift „Matter“ vorstellten. Der Prototyp des stromerzeugenden Holzbodens lieferte genug Energie, um Leuchtdioden oder kleine elektronische Geräte zu betreiben.

Normalerweise lässt sich Holz nur sehr schwer elektrisch aufladen. Mit zwei verschiedenen Beschichtungen gelang es Guido Panzarasa von der Technischen Hochschule in Zürich und seinen Kollegen dennoch, eine statische Aufladung zwischen zwei Holzbrettern zu erzeugen. Dazu überzogen die Wissenschaftler zunächst ein etwa ein Millimeter dickes Holzbrett mit einer hauchdünnen Schicht aus Silikon. Auf einem zweiten Brett ließen sie winzige Nanokristalle aus einem speziellen Material wachsen. Anschließend legte das Team die Bretter mit der jeweils beschichteten Seite übereinander.

Wurde nun Druck auf die beiden Bretter ausgeübt, kam es durch den sogenannten triboelektrischen Effekt zu einer statischen Aufladung. Dieser Effekt sorgt beispielsweise auch dafür, dass Haare zu Berge stehen, wenn man einen Luftballon daran reibt. In den Experimenten der Materialforscher gab das mit Nanokristallen beschichtete Brett negativ geladene Elektronen ab, die das Brett mit Silikonschicht aufnahm. Auf diese Weise entstand eine Ladungsdifferenz, die sich über zwei Elektroden als elektrischer Strom abgreifen ließ. Drückte man die beiden Bretter wiederholt zusammen, lieferten sie eine Spannung von gut 24 Volt bei einer Stromstärke von etwa einem Drittel Mikroampere.

Die Wissenschaftler um Panzarasa testeten die Beschichtungen an verschiedenen Holzarten. Demnach dürfen die optimalen Hölzer weder zu glatt noch zu grob geschliffen sein. Denn die beiden Schichten sollten sich nur unter Druck berühren und sich ohne Druck wieder voneinander lösen. Die höchste Stromausbeute erzielte das Team mit rauen Brettern aus Fichtenholz. In einem nächsten Schritt wollen die Forscher die Beschichtungen weiter optimieren. Damit könnten künftig auch Holzböden einen kleinen Teil zur Stromerzeugung beitragen.