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Technology Review

Transparentes Nanopapier erzeugt selbst Energie

Mit einem nahezu durchsichtigen Nanopapier wollen Wissenschaftler den Weg hin zu in Papier eingebetteter Elektronik ebnen. Dabei haben sie das Material so modifiziert, dass es keiner externen Stromquelle bedarf.

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Transparentes Nanopapier

Mithilfe von Kohlenstoff-Nanoröhren machten die Entwickler das Nanopapier leitfähig und kanalisierten den Stromfluss.

(Bild: Wikimedia Commons / Mstroeck / cc-by-sa-3.0)

In einem internationalen Forscher-Team wollen Liangbing Hu von der University of Maryland, Jun Zhou von der University of Science & Technology im chinesischen Wuhan und weitere Kollegen ein sich selbstversorgendes Elektronik-Gerät aus Nanopapier entwickelt haben. Das berichtet Technology Review im Online-Artikel "Die durchsichtige Stromquelle" und beruft sich dabei auf eine Veröffentlichung im Magazin Chemical & Engineering News.

Der entwickelte Nanopapier-Generator funktioniert nach dem Prinzip der elektrostatischen Induktion: durch die räumlichen Bewegungen von Ladungen entsteht elektrische Energie. Um das zu erreichen, haben die Forscher zwei Lagen Nanopapier mit Kohlenstoff-Nanoröhren benetzt und sie so zu Elektroden gemacht. Einen der beiden Nanopapier-Bögen bedeckten sie zudem mit einer 30 Mikrometer dicken Schicht aus transparentem Polyethylen (PE). Diesen Kunststoff hatten sie zuvor in einem Hochspannungsfeld negativ aufgeladen. Dann stapelten sie die Nanopapiere übereinander, dabei trennte die negative PE-Schicht die beiden Lagen. Zusätzlich entstand zwischen der PE-Schicht und der anderen Lage Nanopapier ein Luftspalt, der für die Ladungstrennung von Bedeutung ist.

In der Folge drückten die Wissenschaftler diesen Nanopapier-"Stapel" zusammen. Dabei verringert sich der Luftspalt und die negativ geladene PE-Schicht nähert sich dem unteren Nanopapier-Bogen an. Ein Ungleichgewicht in den Ladungen entsteht. Um das wieder auszugleichen, setzt ein Stromfluss über die auf dem Papier angebrachten Leiterbahnen ein. Ein kontinuierlicher Energiefluss entsteht durch das permanente Zusammendrücken und Loslassen der Papierschichten. Mehr als 54.000 mögliche Zyklen von Drücken und Loslassen geben die Forscher in ihrem Versuch an. Sie haben mit einem 2 mal 2 Zentimeter großen Generator genügend Strom erzeugt, um ein kleines LC-Display aufleuchten zu lassen.

Mit diesem Ansatz ließen sich beispielsweise interaktive Bücher mit leuchtenden Schaltflächen, sensitive Oberflächen für Prothesen oder aber Sicherheitssysteme für Kunstwerke und Dokumente herstellen, sagen die Entwickler.

Mehr dazu bei Technology Review Online:

(jle)

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