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pte20191021022 Umwelt/Energie, Forschung/Entwicklung

Kondensatoren machen Ballkleid zum Gadget

Forscher der Nanjing Tech University entwickeln Hochleistungs-Stromspeicher für Textilien


Ein mit Leuchtdioden ausgestattetes Hightech-Abendkleid (Foto: alibaba.com)
Ein mit Leuchtdioden ausgestattetes Hightech-Abendkleid (Foto: alibaba.com)

Nanjing (pte022/21.10.2019/13:00) - Forscher der Nanjing Tech University http://en.njtech.edu.cn haben hochflexible, äußerst haltbare Fasern entwickelt, die elektrischen Strom leiten. Sie können in Stoffe eingewebt werden und versorgen Sensoren, die beispielsweise die Körpertemperatur, den Blutdruck oder den Herzrhythmus überwachen, was sowohl Kranken als auch Sportlern zugutekommen kann.

Graphen und auch MOFs

Die Materialwissenschaftler Su Chen und Guan Wu können sich sogar vorstellen, die Fasern zur Stromversorgung von Abendkleidern zu nutzen, in die hunderte Leuchtdioden eingewebt sind. Derartige Kleider bietet unter anderem Alibaba an, das chinesische Pendant zu eBay, allerdings mit einer nicht ganz so eleganten Stromversorgung. Doch eigentlich haben die Forscher ernsthafte Anwendungen im Auge.

Sie haben die Fasern aus zwei unterschiedlichen Kohlenstoff-Nanomaterialien synthetisiert. Graphen und ein Metallorganisches Gerüst (MOF) kommen hierbei zum Einsatz. MOFs bestehen aus Metall und organischen Molekülen. Der Kohlenstoff sorgt für hohe Leitfähigkeit, der MOF-Anteil für Porosität. Zur Herstellung nutzten die Forscher Mikroreaktoren, in denen die Basismaterialien kontrolliert zusammengesetzt wurden.

Nach 10.000 Zyklen wie neu

Die so produzierten Fasern umhüllten die Experten mithilfe einer Blasspinnmaschine mit einem thermoplastischen Harz und woben daraus einen Stoff, der ihnen als Elektrode diente. Daraus formten sie Superkondensatoren, die Strom speichern, um LEDs und Sensoren über eine längere Zeit mit Energie zu versorgen. Die so hergestellten Stromspeicher seien nicht nur flexibel, sie hätten auch eine höhere Energiedichte und eine größere spezifische Kapazität als andere Stromversorger, die in Kleidungsstücke integriert werden.

Die Superkondensatoren erwiesen sich als sehr haltbar. Sie überstanden Waschgänge und hatten nach 10.000 Lade- und Entladezyklen noch nichts an Kapazität verloren. Damit übertrafen sie andere flexible Elektronik deutlich, die zudem noch empfindlich auf Verformungen reagieren. Die Forscher nutzten ihre Speicher nicht nur zur Versorgung von LEDs in Abendkleidern. Sie kombinierten sie auch mit tragbaren Solarzellen, die die Speicher immer wieder aufluden, um die Nutzungszeit zu verlängern.

Originalpublikation unter: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/ange.201911023

(Ende)
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