Generator im Nanoformat schützt das Herz
Forscher der RMIT University konstruieren revolutionären piezoelektrischen Stromerzeuger
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Eingesetzter Herzschrittmacher im Röntgenbild (Symbolfoto: rmit.edu.au) |
Melbourne (pte014/25.01.2021/11:30)
Ein neuartiger Generator kann die Stromversorgung von tragbarer Elektronik und selbst von Herzschrittmachern revolutionieren. Das Gerät, entwickelt von Forschern der RMIT University https://www.rmit.edu.au/ im australischen Melbourne ist 100.000 Mal dünner als ein menschliches Haar und achtmal effizienter. Es basiert auf dem piezoelektrischen Prinzip. Bestimmte Werkstoffe und Werkstoffkombinationen erzeugen elektrischen Strom, wenn sie unter Druck geraten. Bestens bekannt ist diese Technik von piezoelektrischen Feuerzeugen, deren Funken durch den Druck entstehen, den man beim Anzünden ausübt.
[b]Unschädliches Zinkoxid statt giftigen Bleis[/b]
„Die leistungsstärksten nanodünnen Piezoelektrika der Gegenwart basieren auf Blei, einem toxischen Material, das nicht für biomedizinische Zwecke geeignet ist“, sagt Nasir Mahmood, Elektrotechniker an der RMIT-Ingenieurschule und Leiter des Forscherteams. Das neue Material basiert auf ungiftigem Zinkoxid, das sehr leicht ist und sich gut mit dem wichtigsten Material der Elektronik, mit Silizium, kombinieren lässt.
Das Material wird erhitzt, bis es flüssig ist. Beim Abkühlen bildet sich auf der Oberfläche durch Kontakt mit dem Sauerstoff der Luft eine hauchdünne Schicht, wie beim Abkühlen von fetthaltiger Milch, nachdem sie gekocht hat. Diese Haut wird abgelöst und per Druckverfahren in einen piezoelektrischen Generator verwandelt, der ganze 1,1 Nanometer dick ist. Es sei möglich, große Flächen in sehr kurzer Zeit herzustellen, sagt Mahmood. Das senkt die Kosten, die ohnehin gering sind, weil das Material sehr preiswert ist und wenig davon gebraucht wird.
[b]Blutdruck treibt den Generator an[/b]
Kombiniert mit einem kleinen Gewicht, das sich bewegt, wenn man geht, kann mit dieser Anordnung Strom erzeugt werden. Noh einfacher geht es mit einem Generator, der in Schuhe integriert wird. Bei jedem Schritt erzeugt er Strom, kombiniert mit einer winzigen Batterie ist sogar eine kontinuierliche Stromversorgung möglich. Wenn er zur Stromversorgung eines Herzschrittmachers eingesetzt werden soll wird der wechselnde Blutdruck als mechanischer Antrieb genutzt.
Piezoelektrik könnte auch genutzt werden, um Schwingungen und Schäden in Gebäuden frühzeitig zu erkennen. Wenn Druckverhältnisse sich ändern erzeugen sie einen messbaren Strom, sodass Gegenmaßnahmen eingeleitet werden können, bevor etwa eine Brücke nicht mehr zu retten ist.
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