Zou een jas of spijkerbroek op een dag je mobiele telefoon en andere elektronische apparaten van stroom kunnen voorzien?
Dit is het doel van een multidisciplinair team van wetenschappers, waaronder van Heriot-Watt University's Research Institute for Flexible Materials, die achter een nieuw project staan om de kinetische energie die in kleding wordt gegenereerd te oogsten door middel van ultramoderne nanotechnologie.
De academici, die allemaal in Schotland en Ierland zijn gevestigd, proberen een op wrijving gebaseerd draagbaar autonoom energiesysteem te creëren. Ze zullen geavanceerde nanogeneratoren gebruiken, die zijn ontworpen om de kinetische energie op te vangen en te hergebruiken in kledingmaterialen die ontstaan wanneer de drager beweegt. Als dit lukt, zullen deze kleine, onopvallende apparaten in alledaagse kleding worden geweven.
Het team zegt hun technologie zou al in 2027 beschikbaar kunnen zijn en een groot aantal apparaten zoals mobiele telefoons, smartwatches en tablets van stroom kunnen voorzien.
Professor George Stylios van Heriot-Watt's School of Textiles and Design in de Scottish Borders leidt de textielaspecten van het project. Hij onderzoekt manieren om de technologie te ontwikkelen en te integreren in kledingstukken.
Hij zei: “Als mensen verbruiken we collectief een enorme hoeveelheid energie terwijl we ons verplaatsen, dus waarom zouden we dit niet vastleggen en goed gebruiken?
“Dit zou niet alleen de planeet ten goede komen in onze strijd tegen klimaatverandering, maar ook het leven van mensen blijvend vergemakkelijken.
"Het type stof en de mechanica, en vooral de oppervlakte-interactie van de stof, zijn van vitaal belang om ons in staat te stellen voldoende energie te genereren door het koppelingseffect van beweging en nanotechnologie om een hernieuwbare elektriciteitsbron te genereren."
Het project is een huwelijk tussen geavanceerde wetenschap en stof.
Op dezelfde manier waarop statische elektriciteit wordt opgewekt, proberen wetenschappers de wrijving tussen twee materialen te optimaliseren om een lading te genereren. Ze ontwikkelen een flexibel weefsel dat bekend staat als een tribo-elektrische nanogenerator, of kortweg TENG, om deze duurzame energiebron te benutten en op te slaan.
Eerdere pogingen om stoffen TENG's te maken zijn grotendeels mislukt omdat ze niet in staat waren om voldoende stroom te genereren. Maar dit nieuwste project heeft tot doel specialistische materialen te gebruiken om de wrijving van de stof te maximaliseren en een zeer efficiënte TENG met verbeterde prestaties te ontwerpen.
Professor Stylios vervolgt: “Onze grootste uitdaging is het vergroten van ons vermogen om dit een haalbare optie te maken. TENG's van textiel produceren momenteel bijvoorbeeld stroom in het bereik van microwatt tot milliwatt. We moeten het wrijvingsniveau drastisch verhogen om een output van honderden milliwatt te bereiken, wat nodig is om de meeste mobiele apparaten van stroom te voorzien.
“Ons antwoord op dit probleem is het creëren van een uiterst efficiënt energieopwekkingsstofmateriaal voor gebruik in elk kledingstuk. We proberen de wrijving te optimaliseren en geavanceerde materiaalverwerkingstechnieken te gebruiken om oppervlakken te produceren die werken op vezels van micronformaat.”
Hoewel het idee om opgeslagen elektriciteit effectief te dragen misschien gevaarlijk klinkt, zegt professor Stylios dat er niets te vrezen is.
"Deze technologie is veilig om te dragen en te gebruiken, aangezien de stroomoutputniveaus erg laag zijn en de gebruiker geen schade berokkenen", zei hij.
"De focus zou liggen op gebieden met maximaal contact met het lichaam, zoals in de zijkant van de ellebogen.
“Als we deze energie eenmaal hebben opgewekt en opgeslagen, is de vraag hoe we dit overbrengen naar mobiele apparaten? We hebben een aantal manieren om dit te doen. Ten eerste kunnen we de elektriciteit opslaan in een klein polymeer Accu op de kleding zelf, maar mijn voorkeur gaat uit naar de tweede optie om de elektriciteit direct draadloos over te dragen, door simpelweg onze telefoon in onze zak te dragen.”