Elektrisierende Handschrift

Papier mit mikroskopisch kleinen Säulen aus Zinkoxid wird zum Minikraftwerk, das Strom beim Schreiben mit der Hand erzeugt
Papierkraftwerk: Schreiben auf diesem Streifen erzeugt elektrischen Strom.
Papierkraftwerk: Schreiben auf diesem Streifen erzeugt elektrischen Strom.
© Eiman Nour et al., Linköping University
Norrköping (Schweden) - Eine Tastatur, die beim Tippen Strom erzeugt, wurde bereits entwickelt. Nun haben schwedische Wissenschaftler ein Papierkraftwerk konzipiert, das über den Druck beim Schreiben mit der Hand Elektrizität produzieren kann. Wie bei dem Tastatur-Prototyp sind die so gewonnenen Strommengen zwar sehr gering, sollen aber zum Betrieb elektronischer Schaltkreise oder gar zum langsamen Aufladen eines Akkus ausreichen. Erste Versionen ihrer kleinen Strompapiere in der Größe von Briefmarken stellen die Forscher im Fachblatt „Nano Energy“ vor.

„Wir wollten eine Stromernte-Methode entwickelt, die klein, günstig, umweltfreundlich und einfach zu fertigen ist“, sagt Eiman Nour vom Department of Science and Technology an der Linköping University. Diese Aufgabe erfüllten Nour und seine Kollegen mit winzigen Säulen aus Zinkoxid, die sie auf einer Papier-Unterlage deponierten. Zinkoxid ist ein piezoelektrisches Material, in dem unter mechanischem Druck elektrische Ladungen erzeugt werden, die als nutzbarer Strom über eine Elektrode abfließen können. Für das Handschrift-Kraftwerk legten die Forscher nun zwei solcher Papierflächen so aufeinander, dass sich die etwa ein Fünftel Mikrometer dünnen Zinkoxid-Säulen gegenüber lagen. Als Abstandshalter diente ein flexibler Kunststoff aus Polyvinylidenfluorid, als Elektrode jeweils eine aufgedampfte Schicht aus den Metallen Chrom und Silber.

Mit einem normalen Kugelschreiber schrieben Nour und Kollegen nun mit verschiedenen Geschwindigkeiten auf diesem Papierkraftwerk. Eine schnelle und feste Handschrift mit bis zu 240 Buchstaben pro Minute verformte die Zinkoxid-Mikrosäulen und lieferte bis zu 14,4 Milliampere bei 4,8 Volt. Wurden nur etwa 100 Buchstaben pro Minute geschrieben, langsamer und mit weniger Druck, fiel der Stromfluss auf knapp drei Milliampere bei zwei Volt ab. Das ist zwar nicht viel, doch mit weiteren Prototypen wollen die Forscher die Stromausbeute weiter steigern.

Trotz der bescheidenen Ausbeute sehen Nour und Kollegen einige Anwendungen für ihre Handschrift-Kraftwerke. So könnte mit dem Strom – ganz ohne Batterie oder Stecker – eine Elektronik zur automatischen Unterschriftserkennung betrieben werden. Auch wenige Leuchtdioden könnten während des Schreibens zum Leuchten gebracht werden. „Ein Ziel sind sich selbst versorgende Module, die keine externe Stromversorgung mehr benötigen“, sagt Nour. Aber wer einen Akku per Handschrift aufladen möchte, müsste schon sehr lange Geschichten zu erzählen haben.

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