Forschung: Gedruckte Diode macht Strom aus Handysignalen

Schwedische Wissenschaftler haben ein Bauelement erfunden, welches das Frequenzband von 1,6 GHz zur Stromerzeugung nutzen kann. Da die Diode gedruckt werden kann, lassen sich so neue Smart-Tags herstellen.

Artikel veröffentlicht am 9. Juli 2014, 15:44 Uhr, Nico Ernst

Die Diode, unten vergrößert, wird durch das Handysignal gesteuert. (Bild: Linköping-Universität)

An der Linköping-Universität in Schweden haben Forscher eine druckbare Diode konstruiert, die auf Signale von Mobilfunknetzen reagiert. Das Ziel der Erfindung ist es, Smartphones mit gedruckten Etiketten zu verbinden. Bisher gibt es diese auch Smart-Tags genannten Aufkleber, die zum Beispiel für die Lagerhaltung von Unternehmen interessant sind, in der Regel als RFID-Tags. In diesen muss aber Elektronik sitzen, die gesondert hergestellt wird.

Die schwedischen Tags sollen aber in einem Durchgang in einer herkömmlichen Druckerei fabriziert werden können. Auch die Diode, das Kernstück der Erfindung, kann dabei gedruckt werden. Das Bauelement arbeitet als Gleichrichter. Die Diode besteht aus pulverförmigem Silizium und Niob in einem pastenförmigen Kunststoff. Der Rest der Schaltung aus Silbertinte, Aluminium und Kohlenstoff kann ebenfalls per Druck aufgetragen werden, beschreiben die Forscher. Der Schaltungsanteil des Etiketts ist dann weniger als 20 Mikrometer dick.

Die Induktion über einen Anruf eines Mobiltelefons, bei der die Funkwellen zur Rückgewinnung von elektrischer Energie genutzt werden, demonstrieren die Forscher in einem Video. Dabei ist zu sehen, dass die Energieübertragung bisher nur über einen Abstand von wenigen Millimetern funktioniert. Wie bei RFID-Tags, die größere Distanzen erreichen, ist aber immer noch eine Spule aus Metallfilm nötig - die dürfte sich wohl aber auch drucken lassen.

Neben weiterer Verkleinerung haben die Wissenschaftler als Nächstes das Ziel, ihre Diode auch bei Frequenzen im 2,4-GHz-Band zum Funktionieren zu bringen. Dann können auch andere Funkstandards wie WLAN oder Bluetooth genutzt werden, um ein Etikett auslesbar zu machen, oder - wie im Video gezeigt - einen Schaltvorgang in einem anderen Stück passiver Elektronik auszulesen. Statt des seltenen Elements Niob soll auch noch ein anderes Material gefunden werden.

Ihre bisherigen Ergebnisse haben die Wissenschaftler um die Doktorandin Negar Sani im Fachjournal PNAS veröffentlicht.