Tegoed: Unsplash/CC0 Publiek domein
Kan een jas of een spijkerbroek ooit je mobiele telefoon en andere elektronische apparaten van stroom voorzien?
Dit is het doel van een multidisciplinair team van wetenschappers, waaronder van Heriot-Watt University’s Research Institute for Flexible Materials, die achter een nieuw project staan om de kinetische energie die in kleding wordt gegenereerd te oogsten door middel van ultramoderne nanotechnologie.
De academici, die allemaal in Schotland en Ierland zijn gevestigd, proberen een op wrijving gebaseerd draagbaar autonoom energiesysteem te creëren. Ze zullen gebruik maken van geavanceerde nanogeneratoren, die zijn ontworpen om de kinetische energie in kledingmaterialen op te vangen en opnieuw te gebruiken terwijl de drager beweegt. Als dit lukt, worden deze kleine, onopvallende apparaten in alledaagse kleding geweven.
Het team zegt dat hun technologie al in 2027 beschikbaar zou kunnen zijn en een groot aantal apparaten van stroom kan voorzien, zoals mobiele telefoons, slimme horloges en tablets.
Professor George Stylios van Heriot-Watt’s School of Textiles and Design in de Scottish Borders leidt de textielaspecten van het project. Hij onderzoekt manieren om de technologie te ontwikkelen en te integreren in kledingstukken.
Hij zei: “Als mensen verbruiken we samen een enorme hoeveelheid energie terwijl we ons verplaatsen, dus waarom zouden we dit niet vastleggen en goed gebruiken?
“Dit zou niet alleen de planeet ten goede komen in onze strijd tegen klimaatverandering, maar ook het leven van mensen blijvend gemak bieden.
“Het weefseltype en de mechanica, en vooral de oppervlakte-interactie van de stof, is van vitaal belang om ons in staat te stellen voldoende energie op te wekken door het koppelingseffect van beweging en nanotechnologie om een hernieuwbare bron van elektriciteit op te wekken.”
Het project is een huwelijk tussen geavanceerde wetenschap en stof.
Op dezelfde manier waarop statische elektriciteit wordt gecreëerd, willen de wetenschappers de wrijving tussen twee materialen optimaliseren om een lading te genereren. Ze ontwikkelen een flexibel weefsel dat bekend staat als een tribo-elektrische nanogenerator, of kortweg TENG, om deze duurzame energiebron te benutten en op te slaan.
Eerdere pogingen om TENG’s van stof te maken zijn grotendeels mislukt omdat ze niet in staat waren voldoende stroom te genereren. Maar dit nieuwste project heeft tot doel gespecialiseerde materialen te gebruiken om de wrijving van de stof te maximaliseren en een zeer efficiënte TENG te ontwerpen met verbeterde prestaties.
Professor Stylios vervolgt: “Onze grootste uitdaging is het vergroten van ons vermogen om dit een haalbare optie te maken. Textiel TENG’s produceren momenteel bijvoorbeeld stroom in het bereik van microwatt tot milliwatt. We moeten het wrijvingsniveau drastisch verhogen om dit te bereiken een output van honderden milliwatt, die nodig is om de meeste mobiele apparaten van stroom te voorzien.
“Ons antwoord op dit probleem is het creëren van een uiterst efficiënt materiaal voor energieopwekking voor gebruik in elk kledingstuk. We willen de wrijving optimaliseren en geavanceerde materiaalverwerkingstechnieken gebruiken om oppervlakken te produceren die werken op vezels van micronformaat.”
Hoewel het idee om opgeslagen elektriciteit effectief te dragen misschien gevaarlijk klinkt, zegt professor Stylios dat er niets is om bang voor te zijn.
“Deze technologie is veilig om te dragen en te gebruiken, omdat de stroomuitvoer erg laag is en de gebruiker geen schade berokkent”, zei hij.
“De focus zou liggen op gebieden met maximaal contact met het lichaam, zoals in de zijkant van de ellebogen.
“Als we deze energie eenmaal hebben opgewekt en opgeslagen, is de vraag hoe we dit kunnen overbrengen naar mobiele apparaten? We hebben een aantal manieren om dit te doen. Ten eerste kunnen we de elektriciteit opslaan in een kleine polymeerbatterij op de kleding zelf, maar mijn de voorkeur gaat uit naar de tweede mogelijkheid om de elektriciteit direct draadloos over te dragen, door simpelweg onze telefoon in onze broekzak te dragen.”
Geleverd door Heriot-Watt University
