Door de ingenieurs van Princeton University ontwikkelde rubberen films die energie opwekken, kunnen natuurlijke lichaamsbewegingen, zoals ademen en lopen, gebruiken om pacemakers aan te drijven, mobiele telefoons en andere elektronische apparaten.

Het materiaal, samengesteld uit keramische nanolinten ingebed op siliconenrubbervellen, genereert elektriciteit wanneer gebogen en is zeer efficiënt in het omzetten van mechanische energie in elektrische energie. Schoenen die van het materiaal zijn gemaakt, kunnen op een dag het bonzen van lopen en rennen oogsten om mobiele elektrische apparaten van stroom te voorzien. Tegen de longen geplaatst, vellen van het materiaal kunnen ademhalingsbewegingen gebruiken om pacemakers aan te drijven, waardoor de huidige noodzaak voor chirurgische vervanging van de batterijen die de apparaten van stroom voorzien, wordt vermeden.

Een paper over het nieuwe materiaal, getiteld "piëzo-elektrische linten gedrukt op rubber voor flexibele energieconversie, " werd online gepubliceerd op 26 januari in Nano-brieven, een tijdschrift van de American Chemical Society. Het onderzoek werd gefinancierd door de United States Intelligence Community, een samenwerkingsverband van federale inlichtingendiensten en nationale veiligheidsdiensten.

Het Princeton-team is de eerste die met succes siliconen en nanoribbons van loodzirkonaattitanaat (PZT) combineert, een keramisch materiaal dat piëzo-elektrisch is, wat betekent dat het een elektrische spanning genereert wanneer er druk op wordt uitgeoefend. Van alle piëzo-elektrische materialen, PZT is de meest efficiënte, in staat om 80% van de mechanische energie die erop wordt toegepast om te zetten in elektrische energie.

"PZT is 100 keer efficiënter dan kwarts, een ander piëzo-elektrisch materiaal, " zei Michael McAlpine, hoogleraar werktuigbouwkunde en ruimtevaarttechniek, in Princeton, die het project leidde. "Je genereert niet zoveel kracht door te lopen of te ademen, dus je wilt het zo efficiënt mogelijk benutten."

De onderzoekers maakten eerst PZT-nanoribbons - stroken die zo smal zijn dat er 100 naast elkaar passen in een ruimte van een millimeter. In een apart proces, ze hebben deze linten ingebed in doorzichtige vellen siliconenrubber, het creëren van wat ze 'piëzo-rubberchips' noemen. Omdat de siliconen biocompatibel zijn, het wordt al gebruikt voor cosmetische implantaten en medische hulpmiddelen. "De nieuwe apparaten voor het oogsten van elektriciteit kunnen in het lichaam worden geïmplanteerd om medische apparaten voortdurend van stroom te voorzien. en het lichaam zou ze niet afwijzen, ' zei McAlpine.

Naast het opwekken van elektriciteit wanneer het wordt gebogen, het tegenovergestelde is waar:het materiaal buigt als er elektrische stroom op wordt gezet. Dit opent de deur naar andere soorten toepassingen, zoals gebruik voor microchirurgische apparaten, aldus McAlpine.

"Het mooie hiervan is dat het schaalbaar is, " zei Yi Qi, een postdoctoraal onderzoeker die samenwerkt met McAlpine. "Naarmate we beter worden in het maken van deze chips, we zullen er steeds grotere platen van kunnen maken die meer energie zullen oogsten."