Je leest:

Je lijf als stroombron

Je lijf als stroombron

Auteur: | 2 februari 2010

Een pacemaker, mp3-speler of mobiele telefoon opladen met elektriciteit die je eigen lichaam opwekt. In de toekomst moet dit mogelijk zijn dankzij een geïmplanteerd rubberen plaatje. Het rubber haalt energie uit lichaamsbeweging als je loopt of, makkelijker nog, als je ademt.

Als je lichaam je in de steek laat, kun je altijd nog terugvallen op apparaten als een pacemaker of glucosemeter. Een nadeel van deze hulpmiddelen is dat ze werken op batterijen. En die raken een keer op. Als gevolg daarvan moeten mensen die een pacemaker gebruiken ongeveer eens in de tien jaar bij het ziekenhuis langs voor een nieuwe. Is daar niet iets op te bedenken?

Jazeker, zo bleek afgelopen week toen wetenschappers van de Amerikaanse Princeton University een nieuw rubberachtig materiaal presenteerden. Dit rubber kan uit bewegingen van het menselijk lichaam elektriciteit genereren. Als een plaatje van dit rubber in je lichaam wordt geïmplanteerd kan het bijvoorbeeld wanneer je ademt – en je longen heen en weer bewegen – genoeg energie opwekken om een pacemaker aan de gang te houden.

Het rubberen chipje genereert elektriciteit als het gebogen wordt.
Frank Wojciechowski

Piëzo-elektrisch effect

Een magisch materiaal? Nee, niet helemaal. De wetenschappers hebben simpelweg de eigenschappen van twee bekende materialen gecombineerd. Zo komt het rubberachtige van een polymeer van silicone. Dit spul vind je in allerlei gebruiksvoorwerpen terug, zoals schoenen, elektronica, auto’s en, inderdaad, borstimplantaten.

Het opwekken van elektriciteit komt door de aanwezigheid van lood-zirkoontitantaat (afgekort PZT). Dit materiaal hebben de onderzoekers in smalle streepjes op het silicone geprint. Deze ‘nanostrips’ zijn zo smal dat er ongeveer 100 naast elkaar kunnen liggen binnen een millimeter.

PZT is piëzo-elektrisch, wat inhoudt dat het een elektrische spanning produceert als er druk op wordt uitgeoefend. Het bekendste materiaal dat dit piëzo-elektrisch effect laat zien is kwarts, maar volgens de onderzoekers is PZT honderd keer efficiënter. Van alle bewegingsenergie die PZT door middel van druk krijgt toegevoegd, wordt 80 procent omgezet in elektriciteit.

Door druk uit te oefenen op een piëzo-elektrisch materiaal wordt een elektrische spanning opgewekt.

Mael Guennou – Tizeff

Schoenzolen

Door het combineren van silicone en PZT hebben de wetenschappers een materiaal gemaakt dat zo flexibel is als rubber én elektriciteit opwekt als het wordt verbogen. Het zou bovendien mogelijk moeten zijn om via het toevoegen van elektriciteit het rubber te laten buigen. En dat is weer handig voor kleine chirurgische ingrepen, denken de onderzoekers. Ook verwachten ze dat het implanteren van zo’n rubberen plaatje in je lichaam weinig problemen op zal leveren. Silicone wordt immers al gebruikt bij implantaties.

Wanneer kun je op deze manier je mp3-speler opladen?

De onderzoekers denken trouwens niet alleen aan medische toepassingen. Eenmaal te koop kun je het rubber op allerlei plekken stoppen: in schoenzolen om je mp3-speler of mobiele telefoon tijdens hardlopen van stroom te voorzien. Of in de vering van toekomstige hybride auto’s om de batterij van de auto tijdens het rijden op te laden. Dan kun je met die batterij een stuk verder komen.

De hamvraag is natuurlijk: wanneer kunnen we het gebruiken? Hoofdonderzoeker Michael McAlpine gokt over vijf tot tien jaar. Ze zijn nu bezig met schaalvergroting: het vergroten van het oppervlak van zo’n chip. Dan kun je meer energie opwekken. Fabrikanten zullen niet lang meer hoeven te wachten om ermee aan de slag te gaan. En vanaf dat moment is het de markt die bepaalt hoe snel je de adapter van je mobiele telefoon kunt weggooien.

Bron:

Y. Qi e.a., Piezoelectric Ribbons Printed onto Rubber for Flexible Energy Conversion, Nano Letters (26 januari 2010, online). DOI:10.1021/nl903377u

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 02 februari 2010

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.