Nanotechnik: Textilfasern erzeugen elektrische Energie

Eine neu entwickelte Faser erzeugt mit Hilfe des piezoelektrischen Effekts Strom, sobald sie verformt wird. Eingewebt in Kleidungsstücken oder anderen bewegten Stoffen ließen sich damit kleine elektronische Geräte betreiben.

Nanogeneratoren | Die Illustration zeigt das Konzept hinter den Nanogeneratoren: Eine der Fasern in jedem Paar ist mit Gold beschichtet, um als Elektrode zu dienen (gelb). Sie reiben an den nicht vergoldeten Fasern (grün) und erzeugen mit Hilfe des Piezo-Effekts elektrischen Strom. Die Nanodrähte sind im Mittel 3,5 Mikrometer lang.

Die Forscher um Zhong Lin Wang vom Georgia Institute of Technology verwendeten gewöhnliche Textilfasern, auf denen sie radial abstehende Zinkoxid-Nanodrähten wachsen ließen. Diese Halbleiter weisen piezoelektrische Eigenschaften auf, sodass sie elektrische Ladungen erzeugen, sobald sie verbogen werden. Liegen nun mehrere der so präparierten Fasern nebeneinander, reiben die feinen Nanodrähte bereits bei leichten Bewegungen aneinander und wandeln die mechanische in elektrische Energie um. Mit einem derartigen Nanogenerator, bestehend aus zwei etwa ein Zentimeter langen Fasern, konnten die Wissenschaftler einen Strom von etwa vier Nanoampere und eine Ausgangsspannung von rund vier Millivolt erzielen.

Nun wollen sie mehrere Fasern kombinieren, um Strom- und Spannungsausbeute zu erhöhen. Wang hofft, mit einem Quadratmeter dieses Hightech-Stoffs rund achtzig Milliwatt Strom produzieren zu können. Ein großer Nachteil des Materials liegt allerdings darin, dass Zinkoxid sehr empfindlich auf Feuchtigkeit reagiert und damit nicht gewaschen werden darf. (mp)