Een flinterdun flexibel vel dat jouw lichaam tot energiecentrale omtovert, maakt batterijen voor wearables overbodig.

Kledingstukken met daarin elektronica verwerkt die je gezondheid in de gaten houden of je lichaam wanneer nodig afkoelen of opwarmen zijn al in ontwikkeling. Maar die hebben wel batterijen nodig om te kunnen werken. Zou het niet makkelijker zijn om je eigen lichaamswarmte in te zetten als energiebron?

Onderzoekers van Queensland University of Technology, onder leiding van Zhi-Gang Chen, beschrijven nu in Science een thermo-elektrisch materiaal dat precies dat kan. Het doet dat zelfs efficiënter dan zijn voorgangers en is – heel belangrijk – ook daadwerkelijk industrieel te produceren.

Lees ook:

• Deze batterij kan tot 50 maal zijn lengte uitgerekt worden
• Deze wearable meet tumoren op
• Textiel verwarmt aan de ene kant, koelt aan de andere

Lastige productie

Materialen die lichaamswarmte omzetten in elektriciteit bestaan dus al langer, maar die hebben volgens Chen en collega’s een beperkte flexibiliteit, zodat ze bijvoorbeeld niet comfortabel voor de huid zijn. Ook blijven de prestaties ondermaats en zijn ze enorm lastig én duur om te produceren.

De meeste van deze onderzoeken gebruiken als basis voor hun thermo-elektrische materiaal het grijze poeder bismuttelluride. Deze stof is een halfgeleider die bekend staat om zijn eigenschap om warmte om te zetten naar energie.

Een A4-vel

Chen en zijn team focusten zich ook op bismuttelluride, maar gebruikten de stof op heel andere wijze. Ze creëerden nanokristallen door de stof onder hoge druk en temperatuur in een oplosmiddel te houden. Dit wordt solvothermale synthese genoemd.

Die nanokristallen, die de onderzoekers nanobinders noemen, konden vervolgens via zeefdruk en sinteren worden gedrukt tot een vel ter grootte van een A4. Zeefdruk is een druktechniek die wordt gebruikt bij onder meer het bedrukken van textiel en het produceren van zonnecellen. Bij sinteren wordt hitte gebruikt om onderdelen te laten samensmelten.

Wearables en koelmiddel

Aangezien beide technieken gemeengoed zijn in de printindustrie kunnen ook de nanobinder-vellen prima op industriële schaal worden geproduceerd, denken Chen en collega’s. Bovendien bleken de vellen efficiënter te zijn in het omzetten van warmte naar stroom dan ander thermo-elektrische materialen. Ook zouden de flinterdunne vellen comfortabel op de huid kunnen worden gedragen.

Met andere woorden: de vellen zouden daadwerkelijk geschikt kunnen zijn om uit lichaamswarmte de energie te halen voor wearables. Ook zouden ze – vanwege hun geringe dikte – kunnen dienen als koelmiddel voor elektronische chips in smartphones en computers.

Duurzamer?

Zover zijn we natuurlijk nog lang niet. Eerst willen Chen en zijn team kijken of ook andere stoffen naast bismuttelluride nanobinders kunnen worden. Zo kan het geheel wellicht wat duurzamer worden. Om vervolgens te kunnen nagaan of de vellen ook echt in kledingstukken verwerkt kunnen worden.

Bronnen: Science, Queensland University of Technology via EurekAlert!

Beeld: QUT

Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Word dan lid van KIJK!