Energieversorgung : Stoff wandelt Reibungsenergie in Strom um

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Energieversorgung: Stoff wandelt Reibungsenergie in Strom um
Bild: TanteTati (CC0 1.0)

Wissenschaftler der Sungkyunkwan University in Südkorea haben einen Stoff entwickelt, der Reibungsenergie in elektrische Energie umwandelt und gebündelt mit einem Batteriepack in Notsituationen kleinere Energiemengen für das Smartphone bereitstellen könnte.

Statische Aufladung ist manchmal lästig, manchmal amüsant – und lässt sich durch einen speziellen Stoff, der aus zwei Lagen besteht, in elektrische Energie umwandeln. Eine Lage des Stoffes besteht aus mit Silber überzogenen Fasern, die andere Schicht besteht aus dem ungiftigen Zinkoxid in Form von Nanopartikeln. Diese sind wiederum mit dem als ungefährlich eingestuften Polydimethylsiloxan ummantelt.

Für den Energiefluss sorgt der sogenannte triboelektrische Effekt: Elektronen gehen von einer Schicht des Stoffes in die andere über, bei der Trennung der Materialien entsteht ein kleiner Stromfluss. Den erzeugten Stromfluss optimierten die Forscher unter anderem durch eine Erhöhung der Kontaktfläche durch Nutzung von 100 nm großen Zinkoxid-Nanostäbchen.

Die Steigerung des Stromflusses durch Verwendung der Nanostäbchen ist beachtlich: Laut Angaben der Forscher produziert eine vier mal vier Zentimeter große Fläche des Gewebes eine Spannung von rund 120 V bei einer Stromstärke von etwa 65 μA. Ohne Nanoüberzug sind es nur 30 V bei 20 μA. Durch das Stapeln mehrerer Schichten des Stoffes übereinander lassen sich 170 V bei 120 μA nutzbar machen – und zwar über mehr als 12.000 „Ladezyklen“ hinweg.

In einem Versuch ließen sich entweder sechs LEDs, ein kleiner LCD-Bildschirm oder die Fernsteuerung eines Autos mit dem durch die Reibung erzeugten Strom nutzen – allerdings musste sich der Träger einer mit dem Gewebe präparierten Jacke nach Durchführung einer der Aktionen wieder bewegen. In Kombination mit einem Akkupack würden sich kleine, im Alltag erzeugte Energiemengen allerdings speichern lassen.