Neuartige Stromquelle: Durchsichtiges Nanopapier erzeugt selbst Energie

Einem internationalen Forscherteam ist ein großer Schritt in Richtung in Papier eingebetteter Elektronik gelungen. Entwickelt wurde ein elektrisches Gerät, das sich selbst mit Strom versorgt, also unabhängig von externen Energiequellen ist und aus Nanopapier besteht. Energie wird über das Prinzip der elektrostatischen Induktion gewonnen. Wird das Papier zusammengedrückt und losgelassen, fließt entsprechend Strom.

Strom genügt um LCD-Display zu betreiben

Die Forscher rund um Liangbing Hu von der University of Maryland, Jun Zhou von der University of Science & Technology im chinesischen Wuhan und Kollegen haben ein Elektronik-Gerät geschaffen, dass sich selbst mit Energie versorgt. Für die ersten Tests wurde ein zwei mal zwei Zentimeter großes transparentes Nanopapier-Stück mehrfach gedrückt um ein kleines und wenig Strom benötigendes LCD-Display betreiben zu können. Die Forscher gaben an, dass das stromproduzierende Nanopapier mehr als 54.000 mögliche Zyklen von Drücken und Loslassen ohne Verluste überstehe.

Und so funktioniert das Nanopapier

Im Fachblatt „Chemical & Engineering News“ berichten die Forscher von der neuen Technologie, die durchaus Zukunftsrelevanz besitzen dürfte. Für einen funktionsfähigen Nano-Generator haben die Forscher zwei Lagen des Nanopapiers mit Kohlenstoff-Nanoröhren versehen und somit Elektroden hergestellt. Zusätzlich wurde einer der beiden Nanopapier-Bögen mit dem transparenten Kunststoff Polyethylen PE) bedeckt. Die Schicht ist 30 Mikrometer dick und wurde zuvor in einem Hochspannungsfeld negativ geladen. Beim Übereinanderstapeln der Nanoschichten, fungierte die Polyethylen-Schicht als Trennung. Zwischen der PE-Schicht und dem Nanopapier befindet sich zudem auch eine dünne Luftschicht. Diese wiederum ist für die Trennung der Ladung elementar wichtig. Wird nun das Nanopapier zusammengedrückt, verringert sich der Luftspalt, so dass sich die negativ geladene PE-Schicht dem unteren Nanopapier-Bogen nähert. Die Forscher erzeugten damit ein Ungleichgewicht innerhalb der Ladungen. Das Material versucht das Ungleichgewicht auszumerzen und wieder ein Ladungsgleichgewicht herzustellen. Dabei stellt sich ein Stromfluß ein, der über auf dem Papier angebrachte Leiterbahnen abgeführt und folglich für den Betrieb eines LCD-Displays oder ähnliches genutzt werden kann.

Zukünftige Anwendungsbeispiele

Mit dem neuartigen transparenten Nanopapier nähern wir uns auch mit großen Schritten der rollbaren Elektronik. In Zukunft könnten somit Buchseiten mit leuchtenden Schaltflächen versehen werden. Auch ist die Rede von Sicherheitssystemen von Dokumenten oder Kunstwerken. Zudem berichten die Forscher von einem Einsatz als sensitive Oberflächen für Prothesen. Bei dem sogenannten „Smart-Paper“ handelt es sich durchaus um eine spannende Technologie, von der wir sicher auch in Zukunft noch hören werden.