Innovative Dünnschicht-Elektrode macht dehnbare Nanogeneratoren praktikabel

Forscher der Nagoya University haben einen Power-Handschuh gefertigt, der verbaute LEDs selbst mit Strom versorgt. Dazu verwendet das Gadget einen triboelektrischen Nanogenerator (TENG), der praktisch Reibungselektrizität nutzt. Dafür, dass dieser wirklich genug Leistung für die LEDs liefert, ist eine Elektrode aus Kohlenstoff-Nanoröhren (CNTs) mitverantwortlich. Der Handschuh dient als Machbarkeitsnachweis für den Generator-Ansatz, der für das Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) interessant sein könnte.

Wearables oder diverse Sensoren, also kompakte Geräte, die das IoT in den kommenden Jahren massiv anwachsen lassen werden, brauchen Strom und das am besten ohne relativ klobige Akkus. Dehnbare TENGs sind dafür interessant, da sie Strom im Prinzip einfach dadurch erzeugen, dass unterschiedliche Materialien mechanisch in Kontakt kommen. Doch die Ausgangsleistung solcher Stromerzeuger war bisher nicht hoch genug, um sie wirklich praxistauglich erscheinen zu lassen, so die Nagoya University.

Dieses Problem haben die Forscher nun gelöst. Sie haben einen transparenten, dehnbaren TENG realisiert, der menschlichen Bewegungen folgen kann, indem sie Kohlenstoff-Nanoröhren als Elektrode nutzen, so Masahiro Matsunaga, Professor am Institute für Materialien und Systeme für Nachhaltigkeit. Die Nanoröhren wurden dazu mit einem günstigen, skalierbaren Sprühbeschichtungsverfahren als Dünnschicht aufgebracht. Die Forscher können so TENGs von bis zu zwölf mal zwölf Zentimetern Größe fertigen, die eine Ausgangsleistung von acht Watt pro Quadratmeter erreichen.

Um den Handschuh zu fertigen, haben Matsunaga und sein Team den TENG auf der Handfläche angebracht und einen CNT-Draht verwendet, um ihn mit am Handrücken verbauten blauen LEDs zu verbinden. Das dient dem Team als Konzeptdemonstration, dass die beispielsweise durch Klatschen erzeugte Leistung auch wirklich ausreicht, um ins Kleidungsstück verbaute Elektronik zu betreiben. Zudem belegt der Handschuh auch gleich, dass sich Kleidung mit dem dehnbaren TENG an- und ausziehen lässt, ohne die Leistung zu beeinträchtigen. (pte)

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