Externe Ladegeräte werden bald überflüssig

Elektronische Geräte wie Smartwatches und Smartphones laden sich künftig selbst auf. Die Bewegungsenergie der Besitzer wird dazu in elektrische Energie umgesetzt. Den Weg dahin haben Forscher der University of Edinburgh gewiesen. Es gelang ihnen, den Wirkungsgrad der Umsetzung von kinetischer in elektrische Energie deutlich zu verbessern. Bisher reichte diese Technik nur für Minigeräte mit extrem niedrigem Stromverbrauch aus.

Kunststoff-Nanofasern als Basis

Das interne Ladegerät basiert auf ultradünnen Fasern aus Polyvinylidenfluorid, ein Kunststoff mit piezoelektrischen Eigenschaften. Die Fasern werden durch eine Technik namens Elektrospinnen hergestellt. Das Ausgangsmaterial liegt in Form einer Flüssigkeit vor. Sie wird an der Unterseite mit einer Elektrode versehen, an der Oberseite befindet sich der Gegenpol, der den feinen Faden aus der Flüssigkeit herauszieht. Diese Endlosfasern verwandeln die Forscher in eine Art Schwamm. Wird Druck darauf ausgeübt, erzeugen sie Strom. Die dreidimensionalen Gebilde haben die Experten in ein Quadratzentimeter große Flecken geschnitten und Elektroden angebracht. Anschließend wurde das System mit Silizium ummantelt.

Mit einer Leistung von 40 Mikrowatt pro Quadratzentimeter übertreffen sie heute existierende piezoelektrische Generatoren um das Doppelte. „Mit dem ständig wachsenden Interesse an der Nutzung tragbarer Elektronik und Implantaten, sind die Vermeidung von Elektroschrott und die mit der Batteriekapazität verbundenen Einschränkungen einige der wichtigsten Herausforderungen“, sagt Mitentwickler Francisco Diaz Sanchez. Batterien würden länger intakt bleiben, wenn sie nicht stoßweise aufgeladen würden, sondern ständig ein bisschen Strom bekämen. Das würde die Mengen an ausgedienten Batterien reduzieren. Die kleinen Ladegeräte könnten auch in Textilien integriert werden, die Elektronik zur Überwachung von Vitalfunktionen wie Herzschlag und Atmung mit Strom versorgen.

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