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Bild: Takao Someya
Takao Someya, Professor für Ingenieurwesen an der University of Tokyo, hat ein Ladegerät entwickelt, das aus einem flachen Stück Kunststoff und flexibler Elektronik besteht. Der Prototyp kann jedes Gerät, das seine Oberfläche berührt, drahtlos mit Energie versorgen.
Die Technik basiert auf dem bekannten Prinzip der elektromagnetischen Induktion, die man beispielsweise beim Aufladen elektrischer Zahnbürsten sowie einigen RFID-Funksendern verwendet. Someyas Ansatz geht aber noch deutlich weiter: Während traditionelle Induktionsverfahren entweder wenig Energie über eine große Fläche oder viel Energie nur gerichtet abgeben können, lässt sich sein "Power Sheet" recht groß konstruieren und kann dennoch zahlreiche Geräte versorgen.
Damit das geht, setzt der japanische Forscher auf Fortschritte bei der Herstellung flexibler Elektronik. Das Ladegerät basiert dabei eigentlich aus zwei Blättern: Das eine erkennt die Position eines Objektes, das andere bringt die Energie gezielt zu dessen Kontakten: "Auf diese Weise kann das System bis zu 30 Watt an elektronische Geräte abgeben, die auf ihm platziert werden", erklärt der Forscher.
Die Positionserkennung setzt auf zwei Arten flexibler Elektronik. Ähnlich wie beim Siebdruckverfahren druckte der Forscher eine Ansammlung von Kupferdrahtspulen mit einem Durchmesser von 10 Millimetern auf das Blatt. Ein umgebauter Tintendrucker setzt dann noch organische Transistoren darauf. Beide Bestandteile sind dünn und flexibel genug, um sich mit dem Stück Kunststoff verbiegen zu lassen.
Geräte, die von dem "Power Sheet" versorgt werden sollen, müssen allerdings mit einer eigenen Spule und passender Ladeelektronik ausgerüstet sein. Je näher man ein Gerät nun an das Blatt heranführt, desto geringer wird der elektrische Widerstand in den Spulen. Die Transistoren erkennen dann die exakte Position dieser Veränderung beim Widerstand und richten den folgenden Stromfluss genau darauf aus.
Die Energie kommt aus einer zweiten Schicht des "Power Sheet". Dieses Blatt besitzt einige Schalter und ebenfalls Kupferspulen. Die Schalter bestehen aus Silber und Kunststoff und aktivieren den elektrischen Strom oder schalten ihn ab. So gelangt er zur passenden Spule, auf der das zu ladende Gerät sitzt.
Wird nun ein Laptop auf das "Power Sheet" gelegt, erkennt dieses seine Position und lässt Strom durch eine Spule fließen - der Induktionsprozess beginnt: Der Stromfluss baut ein Magnetfeld auf und überträgt die Energie auf die Spule im Laptop, sobald diese sich im Feld befindet. So lässt sich das Gerät aufladen, ohne dass man Kabel bräuchte.
John Rogers, Professor für Materialwissenschaften an der University of Illinois, mag an Someyas Ansatz vor allem die Kombination verschiedener flexibler Elektronik-Materialien: "Dieses neue System scheint mir ein sehr interessantes neues Anwendungsgebiet für organische und flexible Elektronik zu sein", so der Experte, der selbst zu den Pionieren auf dem Gebiet zählt.
Sigurd Wagner, Professor für Elektroingenieurwesen in Princeton, sieht das ähnlich. Someya nutze eine Technologie, mit der es möglich sei, Elektronik auf ein Blatt mit großer Fläche zu drucken - und dennoch selektiv große Strommengen gerichtet zu übertragen.
Die Komponenten, die der japanische Forscher einsetzt, befinden sich aber noch im Anfangsstadium: "Es gibt noch viel zu verbessern." So sei der Prototyp noch nicht verlässlich genug. Er ändere seine Charakteristik nach nur wenigen Monaten - Sauerstoff und Feuchtigkeit griffen organische Halbleiter und Elektroden an. Someya bleibt trotzdem optimistisch. So setzten einige inzwischen kommerziell produzierte Displays in OEL-Technik ähnliche Materialien ein. Der aufstrebende Bildschirmmarkt habe insgesamt zu Verbesserungen im Bereich organischer Komponenten geführt.
Someya schätzt, dass es noch bis zu fünf Jahre dauern könnte, bis die restlichen technischen Probleme gelöst sind. Sein Endziel ist ein zusammenrollbares, tragbares und verlässliches Stromversorgungssystem, das sich auch in Möbel integrieren ließe. "Das Ladegerät soll zur Infrastruktur werden - in Wänden und in Tischen. Und zwar von Anfang an." So sei beispielsweise eines Tages ein Fernseher vorstellbar, den man einfach nur noch vor die Wand schieben müsse, ohne dass er zu verkabeln wäre. Der Strom käme dann kabellos zum Gerät.
Übersetzung: Ben Schwan.
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