Bewegung lässt elektrischen Strom fließen
Neuer Piezokristall britischer Materialwissenschaftler kommt gänzlich ohne giftiges Blei aus
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Neuer ungiftiger Piezokristall unter dem Mikroskop (Foto: birmingham.ac.uk, ox.ac.uk) |
Birmingham/Oxford/Bristol (pte028/26.11.2025/12:30)
Forscher der Universitäten Birmingham, Oxford und Bristol nutzen ein weiches Hybridmaterial auf der Basis von Bismut-Iodid zur Umwandlung von Bewegungen jeglicher Art in elektrische Energie. Neu ist, dass das Material ebenso leistungsfähig ist wie piezoelektrische Keramiken, wie beispielsweise Blei-Zirkonat-Titanat (PZT), das zu 60 Prozent aus hochgiftigem Blei besteht. Zudem lässt es sich bei Raumtemperatur herstellen, statt der 1.000 Grad Celsius, die PZT benötigt, so die Entwickler.
Airbags, Drucker und Co
Piezoelektrische Materialien erzeugen bei Druck oder Biegung Strom. Umgekehrt verformen sie sich, wenn eine elektrische Spannung angelegt wird. Sie sind unverzichtbar für Technologien, die von Präzisionsaktuatoren, die in Produkten wie einem Kamera-Autofokus und einer Tintenstrahldruckerpumpe verwendet werden. Aber auch in Strom erzeugenden Sensoren kommen sie vor, die in tragbaren Geräten wie Fitness-Trackern, intelligenter Kleidung und Airbag-Auslösern stecken.
"Durch die Feinabstimmung der Wechselwirkungen zwischen den organischen und anorganischen Komponenten konnten wir eine feine strukturelle Instabilität erzeugen. Dieses Wechselspiel zwischen Ordnung und Unordnung verleiht dem Material seine außergewöhnlichen piezoelektrischen Fähigkeiten", so Esther Hung vom Fachbereich Physik der University of Oxford, die die Entwicklung geleitet hat.
Ein 35-Mrd.-Dollar-Markt
Laut Dominik Kubicki, Assistenzprofessor für Chemie an der University of Birmingham eröffnet der Hybrid einen neuen Weg zu umweltfreundlichen Technologien, die Sensoren, medizinische Implantate und flexible Elektronik der Zukunft mit Energie versorgen können. Denn die Leistung sei mit kommerziellen piezoelektrischen Materialien vergleichbar. Ein weiterer Vorteil liege im ungiftigen Bismut bei der Herstellung.
Der weltweite Markt für piezoelektrische Materialien hat einen Wert von über 35 Mrd. Dollar und wächst weiterhin, angetrieben durch die Nachfrage in den Bereichen Automobil, Gesundheitswesen, Robotik und Unterhaltungselektronik, wo Geräte, die Bewegung in Elektrizität oder Bewegungen in Strom umwandeln, unverzichtbar sind.
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