Vil sy elektriske klær

Nylig viste amerikanske forskere en slag “dynamo” som festes rundt kneleddet, og lager strøm fra energien vi bruker når vi går.

En annen studie presenterer nå nok en måte å hente energi fra kroppens bevegelser.

Ved hjelp av nanoteknologi i klær skal kroppens energi omdannes til strøm.

Studien er nettopp publisert i tidsskriftet Nature.

Minikraftverk

De amerikanske forskerne ser for seg flere nyttige måter å bruke teknologien på.

Alle som er mye i bevegelse, enten det dreier seg om turgåere eller soldater i felten, kan bli sitt eget “minikraftverk”.

Klærne på kroppen kan gjøre oss selvforsynte med strøm for elektroniske apparater som mobiltelefoner og GPS-mottakere.

Blir til strøm

Sentralt i den nye teknologien er utnyttelsen av den såkalte piezoelektriske effekten.

Dette er benevnelsen på en egenskap visse materialer har til å omforme mekaniske bevegelser til elektrisk strøm.

For å utnytte egenskapen, har forskerne bygget nanoteknologi inn i tekstilfibre, som i prinsippet kan brukes i bukser, skjorter og andre klær.

Blafrende gardiner

- En slik fiberbasert nanogenerator vil kunne være en enkel og økonomisk måte å høste energi på fra fysiske bevegelser, kommenterer professor Zhong Lin Wang ved Georgia Institute of Technology i USA.

Det er ikke bare i klær en slik teknologi kan brukes.

Gardiner som blafrer i vinden fra et åpent vindu kan for eksempel utnyttes til å produsere strøm ved hjelp av teknologien, foreslår forskerne.

Vibrasjoner

Allerede i april 2007 utviklet forskningsteamet ved Georgia Institute of Technology nanogeneratorer som kunne produsere strøm fra bevegelsesenergi.

Den første prototypen var beregnet på energikilder som mekaniske vibrasjoner, og bevegelsesenergien i blodstrømmen.

Også disse utnyttet den piezoelektriske effekten, samt materialets egenskap som halvleder.

Mykere materiale

De nye generatorene baserer seg altså på det samme prinsippet, men er produsert i et mykere materiale. De er også laget for utnytte mekanisk energi med lavere frekvens.

Forskerne tok utgangspunkt i kevlarfibre. På disse fibrene ble ørsmå nanotråder (bare 3.5 mikron lange) “dyrket fram” ved hjelp av en kompleks prosess.

Studien beskriver hvordan dyrkingen av nanohårene kunne gjøres i temperaturer helt ned til 80 grader celsius, noe som forenkler produksjonen av materialer i forskjellige former.

Flaskebørster

De ferdig fibrene ligner på mikroskopiske “flaskebørster”, med millioner av nanotråder som “børstehår”.

Børstene settes sammen parvis. På den fiberen, eller “børsten”, er nanohårene dekket av et tynt lag gull, slik at den fungerer som en elektrode.

Når fibrene med de små børstene så sys inn i for eksempel en genser, vil bevegelsene i stoffet gjøre at børstene gnisser mot hverandre.

Dermed skapes elektrisk energi, ved hjelp av den piezoelektriske effekten.

Øker strømstyrken

Forskerne har laget drøyt to hundre slike nanogeneratorer. I studien ble børstene skrubbet mot hverandre mekanisk i opptil tretti minutter, for å sjekke at de tålte belastningen.

Fra fibre som var én centimeter lange kunne forskerne måle en elektrisk strøm på 4 nanoampere, og voltstyrke på fire millivolt.

- Ved å sette sammen mange slike generatorer, vil den totale strømmengden kunne økes betraktelig, kommenterer professor Wang.

Forskerne har regnet ut at omlag én kvadratmeter med materialet vil kunne produsere en effekt på omlag 80 milliwatt.

Statisk elektrisitet

Forskerne gjorde en rekke tester for å være sikre på at strømmen de målte ikke bare skyldtes statisk elektrisitet.

Nå vil de forsøke å kombinere flere børstepar, for å øke strøm- og voltstyrke.

Men foreløpig har de ikke funnet løsningen på et ganske vesentlig problem, hvis teknologien virkelig skal benyttes i klesplagg.

Nanofibrene tåler ikke å bli puttet i vaskemaskinen!

Referanse:

Y. Qin, X. Wang & Z. Lin Wang, Microfibre-nanowire hybrid structure for energy scavenging, Nature, Årgang 451, 14. februar 2008, s. 809-814.