Könnte eine Jacke oder eine Jeans eines Tages Ihr Handy und andere elektronische Geräte mit Strom versorgen?
Dies ist das Ziel eines multidisziplinären Teams von Wissenschaftlern, darunter vom Forschungsinstitut für flexible Materialien der Heriot-Watt-Universität, die hinter einem neuen Projekt stehen, um die kinetische Energie, die in Kleidung durch modernste Nanotechnologie erzeugt wird, zu gewinnen.
Die Wissenschaftler, die alle in Schottland und Irland ansässig sind, versuchen, ein auf Reibung basierendes tragbares autonomes Energiesystem zu entwickeln. Sie werden hochmoderne Nanogeneratoren verwenden, die die kinetische Energie in Kleidungsmaterialien einfangen und wiederverwenden sollen, die bei Bewegungen des Trägers entstehen. Bei Erfolg werden diese winzigen, unauffälligen Geräte in die Alltagskleidung eingewebt.
Das Team sagt es Technologie könnte bereits 2027 verfügbar sein und eine Vielzahl von Geräten wie Mobiltelefonen, Smartwatches und Tablets mit Strom versorgen.
Professor George Stylios von der Heriot-Watt School of Textiles and Design in den Scottish Borders leitet die textilen Aspekte des Projekts. Er untersucht Möglichkeiten, die Technologie zu entwickeln und in Kleidungsstücke zu integrieren.
Er sagte: „Als Menschen verbrauchen wir kollektiv eine große Menge an Energie, wenn wir uns bewegen. Warum also nicht diese einfangen und sinnvoll einsetzen?
„Dies würde nicht nur dem Planeten bei unserem Kampf gegen den Klimawandel zugutekommen, sondern auch das Leben der Menschen nachhaltig erleichtern.
„Die Stoffart und -mechanik und vor allem die Oberflächeninteraktion des Stoffes ist entscheidend, damit wir durch den Kopplungseffekt von Bewegung und Nanotechnologie genügend Energie erzeugen können, um eine erneuerbare Stromquelle zu erzeugen.“
Das Projekt ist eine Verbindung zwischen modernster Wissenschaft und Stoff.
Ähnlich wie statische Elektrizität erzeugt wird, wollen die Wissenschaftler die Reibung zwischen zwei Materialien optimieren, um eine Ladung zu erzeugen. Sie entwickeln ein flexibles Gewebe, den sogenannten triboelektrischen Nanogenerator, kurz TENG, um diese nachhaltige Energiequelle zu nutzen und zu speichern.
Frühere Versuche, Gewebe-TENGs herzustellen, scheiterten hauptsächlich daran, dass sie nicht in der Lage waren, ausreichend Energie zu erzeugen. Aber dieses neueste Projekt zielt darauf ab, spezielle Materialien zu verwenden, um die Gewebereibung zu maximieren und einen hocheffizienten TENG mit verbesserter Leistung zu entwickeln.
Professor Stylios fährt fort: „Unsere größte Herausforderung besteht darin, unsere Leistung zu erhöhen, um dies zu einer praktikablen Option zu machen. Beispielsweise produzieren textile TENGs derzeit Strom im Mikrowatt- bis Milliwatt-Bereich. Wir müssen die Reibung drastisch erhöhen, um eine Leistung von Hunderten von Milliwatt zu erreichen, die für den Antrieb der meisten mobilen Geräte erforderlich ist.
„Unsere Antwort auf dieses Problem besteht darin, ein extrem effizientes Stoffmaterial zur Energieerzeugung zu entwickeln, das in jedem Kleidungsstück verwendet werden kann. Wir versuchen, die Reibung zu optimieren und verwenden fortschrittliche Materialverarbeitungstechniken, um Oberflächen herzustellen, die auf mikrometergroßen Fasern funktionieren.“
Obwohl die Idee, gespeicherte Elektrizität effektiv zu nutzen, gefährlich klingen mag, gibt es laut Professor Stylios nichts zu befürchten.
„Diese Technologie ist sicher zu tragen und zu verwenden, da die Stromabgabe sehr niedrig ist und dem Benutzer keinen Schaden zufügt“, sagte er.
„Der Fokus würde auf Bereiche mit maximalem Körperkontakt liegen, wie zum Beispiel in den Ellbogenseiten.
„Wenn wir diese Energie einmal erzeugt und gespeichert haben, stellt sich die Frage, wie wir diese auf mobile Geräte übertragen? Wir haben ein paar Möglichkeiten, dies zu tun. Erstens können wir den Strom in einem kleinen Polymer speichern austauschbare Akkus auf der Kleidung selbst, aber ich bevorzuge die zweite Möglichkeit, den Strom direkt drahtlos zu übertragen, indem ich einfach unser Telefon in der Tasche trage.“