Strom aus Bewegungen

Jeder von uns setzt täglich einen guten Teil seiner im Körper chemisch gespeicherten Energie in mechanische um. Wäre es da nicht gut, diese als Energiequelle anzapfen zu können? In Japan wird seit Längerem mit Materialien in Bodenplatten experimentiert, die den Druck von darauftretenden Fußgängern in Strom umwandeln. Forscher der Princeton University haben nun ein Material vorgestellt, das diesen Effekt in einer ganz neuen Größenordnung erzielt, berichtet Technology Review in seiner Online-Ausgabe.

Dabei handelt es sich um ein gummiartiges Sandwich aus Silikon und dem piezoelektrischen Material Blei-Zirkon-Titanat (PZT). Der piezoelektrische Effekt besteht darin, dass bestimmte Materialien unter mechanischem Druck eine Spannung aufbauen, weil sich in der verformten Kristallstruktur viele kleine Dipole bilden. Die Spannung lässt sich dann nutzen, um Strom fließen zu lassen. Umgekehrt funktioniert der Effekt auch: Legt man an einen Piezokristall eine Spannung an, zieht er sich zusammen. Die neue Silikon-PZT-Mischung kann bei einer Verformung 80 Prozent der mechanischen in elektrische Energie umwandeln. Das ist 4-mal mehr als bei bisherigen flexiblen piezoelektrischen Materialien.

Die Verformbarkeit könnte sich als der entscheidende Faktor erweisen, um der Technologie zum Durchbruch zu verhelfen. Das US-Militär hat beispielsweise steife piezoelektrische Stoffe in Schuhsohlen getestet. Die Soldaten fanden die Schuhe aber ziemlich schmerzhaft. Andere flexible Materialien wie piezoelektrische Polymere, Nanodrähte oder Kristalle konnten wiederum nicht sehr viel mechanische Energie in Strom umsetzen.