Das Kraftwerk zum Anziehen

Nanodrähte in Textilien erzeugen Strom

Wir tragen immer mehr kleine, elektrisch betriebene Geräte mit uns herum. Gleichzeitig wird Strom immer teurer. Immer mehr Wissenschaftler suchen deshalb nach Möglichkeiten, dezentral Strom in geringen Mengen zu erzeugen. Ein kanadischer Forscher hat kürzlich ein Gerät vorgestellt, das beim Laufen Strom erzeugt. Wissenschaftler in den USA haben Fasern entwickelt, die aus Kleidungsstücken kleine Kraftwerke machen.

Forscher vom Georgia Institute of Technology (Georgia Tech) haben spezielle Nanodrähte entwickelt, die aus einem einfachen Hemd ein kleines tragbares Kraftwerk machen. Während der Träger sich bewegt, erzeugen die Drähte immerhin genug Energie, um beispielsweise das Mobiltelefon aufzuladen oder um Sensoren an den Uniformen von Soldaten mit Strom zu versorgen.

Die Zinkoxid-Nanodrähte unter dem Elektronenrastermikroskop. Die Borsten der beiden Bürsten reiben aneinander und produzieren so elektrischen Strom durch den piezoelektrischen Effekt. (Quelle: Georgia Institute of Technology)

Die winzigen Stromgeneratoren erinnern ein wenig an Flaschenbürsten: In der Mitte ist als Kern eine Kevlarfaser, aus der radial etwa 30 bis 50 Nanometer lange Drähte aus Zinkoxid wachsen. Dazu wird zunächst das Zinkoxid auf die Kevlarfaser aufgedampft. Anschließend wird die Faser für etwa 12 Stunden in eine etwa 80 Grad warme Lösung getaucht. Diese Lösung lässt die Drähte aus der Zinkoxid-Schicht herauswachsen. Dann wird die Hälfte der Fasern mit einer hauchdünnen Goldschicht überzogen. Diese fungieren als Elektrode. Schließlich werden die Bürsten paarweise miteinander verwickelt.

Reiben die beiden Bürsten aneinander, erzeugen sie durch den so genannten piezoelektrischen Effekt Strom. Dabei wird mechanische Energie in elektrische gewandelt: Bei der Verformung bestimmter Materialien entstehen auf deren Oberfläche elektrische Ladungen. Bislang ist es den Wissenschaftlern gelungen, mit zwei jeweils einen Zentimeter langen Fasern Strom mit der Spannung von 4 Millivolt und einer Stärke von 4 Nanoampère zu erzeugen. Mit zunehmender Zahl der Bürsten wachse aber der Energieertrag, erklärt Zhonglin Wang vom Georgia Tech. Er glaubt, dass ein Quadratmeter der Fasern bis zu 80 Milliwatt erzeugen kann.