Nutzen Sie Ihre Körperwärme, um eine Uhr oder eine persönliche Klimaanlage anzutreiben? Es ist nicht so weit hergeholt, wie es klingt.
Durch Körperwärme betriebene Geräte sind nach einem Designdurchbruch der Realität einen Schritt näher gekommen.
Möglicherweise haben Sie Ihre eigene Körperwärme nicht als erneuerbare Energie betrachtet, die genutzt werden könnte. Aber angesichts des exponentiellen Bedarfs an Batterien in unserer elektrifizierten Welt – und des damit verbundenen Drucks auf die Ressourcen unseres Planeten – testen Forscher diese Alternative schon seit einiger Zeit.
Wie sich herausstellt, haben wir alle das Potenzial, nachhaltige Energiequellen für tragbare Elektronik zu sein. Es gibt nur ein paar Kinderkrankheiten bei der Vermarktung der Technologie.
Ein Problem besteht darin, diese tragbaren Geräte flexibel genug zu machen. Jetzt haben Forscher der Queensland University of Technology (QUT) in Australien dieses Problem angegangen, indem sie eine neue, ultradünne, flexible Folie entwickelt haben, die sie bequem und effizient macht.
Wie funktionieren tragbare thermoelektrische Geräte?
„Flexible thermoelektrische Geräte können bequem auf der Haut getragen werden und wandeln den Temperaturunterschied zwischen dem menschlichen Körper und der Umgebungsluft effektiv in Elektrizität um“, erklärt Professor Wenyi Chen, Hauptautor einer neuen Studie zum Durchbruch.
„Herausforderungen wie begrenzte Flexibilität, komplexe Herstellung, hohe Kosten und unzureichende Leistung haben jedoch verhindert, dass diese Geräte den kommerziellen Maßstab erreichen.“
Die meisten thermoelektrischen Prototypen werden aus Wismuttellurid hergestellt: einem Halbleiter, der sich gut zur Umwandlung von Wärme in Elektrizität für Anwendungen mit geringem Stromverbrauch wie Herzfrequenz-, Temperatur- oder Bewegungsmonitoren eignet.
Das am QUT ansässige Team ging noch einen Schritt weiter und führte winzige Kristalle ein, die als „Nanobinder“ bekannt sind und eine gleichmäßige Schicht aus Wismuttellurid-Schichten bilden.
„Wir haben eine bedruckbare Folie im A4-Format mit rekordverdächtiger thermoelektrischer Leistung, außergewöhnlicher Flexibilität, Skalierbarkeit und niedrigen Kosten entwickelt, was sie zu einer der besten flexiblen Thermoelektrika auf dem Markt macht“, sagt Professor Chen.
Hierzu kam die „Solvothermale Synthese“ zum Einsatz: eine Technik, die in einem Lösungsmittel unter hoher Temperatur und hohem Druck Nanokristalle bildet.
Anschließend wurde die Folie im Siebdruckverfahren bedruckt, was eine Produktion in großem Maßstab ermöglicht, bevor sie bis nahezu zum Schmelzpunkt erhitzt wurde, um die Partikel miteinander zu verbinden.
Von der Körperwärme bis zur Telefonkühlung
Chen und das QUT-Team sehen ein breites Spektrum an Möglichkeiten für die Technologie.
Es ebnet nicht nur den Weg für tragbare Geräte wie Smartwatches, sondern könnte auch zur Kühlung elektronischer Chips verwendet werden – und so in enge Räume wie Smartphones und Computer passen, damit diese effizienter arbeiten.
„Andere potenzielle Anwendungen reichen vom persönlichen Wärmemanagement – wo Körperwärme ein tragbares Heiz-, Lüftungs- und Klimaanlagensystem antreiben könnte“, fügt Chen hinzu.
