Sap nodig voor een stervende iPod? Misschien kun je de gadget binnenkort op een shirt aansluiten, dans de elektrische glijbaan en wees goed om te gaan.

Onderzoekers van de University of California-Berkeley perfectioneren microscopisch kleine vezels die elektriciteit kunnen produceren uit eenvoudige lichaamsbewegingen zoals buigen, strekken en draaien. de filamenten, die lijken op kleine vislijnen, kan binnenkort in kleding worden geweven en worden verkocht als de ultieme draagbare generatoren.

Het kan drie jaar of langer duren voordat het in de winkelrekken ligt, maar de technologie wordt nu al geprezen als een doorbraak.

De zogenaamde nanovezels "zullen zeer belangrijke implicaties hebben, " zei Mihail Roco, senior adviseur nanotechnologie bij de National Science Foundation, die onlangs een $ 350 gaf, 000 subsidie ​​aan het project.

Naast het helpen verminderen van de vraag naar elektriciteit voor lokale nutsbedrijven, nieuwe industrieën zouden kunnen ontstaan ​​om de kleine persoonlijke generatoren te produceren, hij zei.

Onderzoekers stellen zich voor dat wandelaars hun digitale camera's aanzetten terwijl ze een berg optrekken, of een jogger die haar mobiele telefoon halverwege het hardlopen oplaadt.

Het Pentagon heeft er ook zin in:soldaten zouden niet langer zware batterijen hoeven te dragen om hun uitrusting van stroom te voorzien. Samen met de National Science Foundation, het geheimzinnige geavanceerde onderzoeksbureau van het Pentagon helpt het project te financieren.

Voor nu, het "slimme krachtpak" is nog steeds een laboratoriumexperiment, zei UC-Berkeley werktuigbouwkunde professor Liwei Lin, die toezicht houdt op de ontwikkeling van de vezels.

Lin en zijn team, waaronder onderzoekers uit Berkeley, Duitsland en China, hebben onlangs het vermogen van de vezels aangetoond om de energie van minieme lichaamsbewegingen te benutten.

Werken in een kleine, tweekamerlab op de Berkeley-campus, de onderzoekers waren in staat om energie van vingerbewegingen om te zetten in elektriciteit met behulp van vezels die aan een chirurgische handschoen waren bevestigd.

Met een dikte van ongeveer 500 nanometer, een streng is nauwelijks waarneembaar voor het menselijk oog. Het is een tiende van de breedte van een doekvezel en een honderdste van de breedte van een mensenhaar.

Het zou ongeveer 100 000 vezels om genoeg stroom te produceren voor een elektrisch horloge en 1 miljoen vezels om genoeg stroom te genereren om een ​​iPod van stroom te voorzien. Maar een bundel van 1 miljoen vezels zou maar ongeveer zo groot zijn als een zandkorrel.

Lin zei dat de vezels de onaangeboorde energie kunnen opnemen die door het menselijk lichaam wordt geproduceerd. een opmerkelijk efficiënte natuurlijke generator. Hoe krachtiger de beweging, hoe meer vermogen kan worden geoogst, knieën en ellebogen en andere gewrichten uitstekende plekken maken voor de strengen.

De strengen profiteren van piëzo-elektriciteit, die energie produceert door "toegepaste stress, " vergelijkbaar met de warmte die ontstaat bij het tegen elkaar wrijven van de handen.

Meerdere keren in de wasmachine wassen kan geen kwaad - de vezels zijn flexibel en bestand tegen hitte en chemicaliën. Ze zijn ook klein genoeg om onopvallend in de meeste kledingstukken te passen.

En statisch zou geen probleem moeten zijn, zei Lin.

De filamenten zijn gemaakt van een goedkope, organisch plastic genaamd polyvinylideenfluoride. Het materiaal, bekend als PVDF, ook cameeën in vislijnen, isolatie voor elektrische draden en verf op gebouwen zoals de Taipei 101-toren in Taiwan.

Lin's team produceert de vezels met behulp van een techniek die het pionierde, genaamd near-field electrospinning. Een spuit gevuld met een polymeeroplossing hangt boven een bewegende, elektrisch geleidende siliciumwafel. Een elektrisch veld trekt de oplossing naar buiten, vormen fijne vezels op de wafel in regelmatige patronen. Denk aan een bakker die heel dunne lijntjes glazuur op een heel klein cakeje aanbrengt.

Elektriciteit opwekken uit kleine componenten is al tientallen jaren een verre droom voor wetenschappers, zei Roco, die ook het National Nanotechnology Initiative leidt.

"Tot nu toe, er waren te weinig manieren om dit effectief te doen, te ver weg om echt een discussie te voeren, "zei hij. "Nu, er is eindelijk een technische oplossing. Nutsvoorzieningen, mensen kunnen er eindelijk serieuzer over gaan nadenken."

Lins werk bouwt voort op jarenlange inspanningen om kleding en elektriciteit te mengen.

Een team van het Georgia Institute of Technology heeft enkele jaren geleden vezels ontwikkeld die vergelijkbaar zijn met die van Lin met behulp van synthetische Kevlar-strengen die zijn gecoat met staven van zinkoxide. De resulterende filamenten, die op haarrollers lijken, produceren energie wanneer ze tegen elkaar worden gewreven.

Onder leiding van professor Zhong Lin Wang, de onderzoekers hebben ook elektrische stromen geproduceerd door vingers te typen op mobiele telefoons, hamsters die op loopwielen lopen, zelfs trillende stembanden. Kleine modules kunnen uiteindelijk in het menselijk lichaam worden geïmplanteerd om energie uit spierbewegingen of bloedvaten te halen, zei Wang.

Maar de vezels van Lin's team zijn gemaakt van organisch materiaal dat tot oneindige lengtes kan worden gesponnen. terwijl de Georgia-strengen anorganische materialen gebruikten en slechts enkele millimeters lang waren.

Aan de rivaliserende Stanford University, onderzoekers ontwikkelen op stof gebaseerde batterijen, of eTextiles, die mogelijk de energie zou kunnen opslaan die bij UC-Berkeley wordt geproduceerd.

Gewone doek wordt oplaadbare batterijen en condensatoren wanneer ze worden ondergedompeld in een speciale inktformule en vervolgens in de oven worden gedroogd. Een stuk met een gewicht van ongeveer een ons kan tot drie keer zoveel energie vasthouden als een batterij van een mobiele telefoon, terwijl het licht en flexibel blijft.

Berkeley's Lin zei dat hij misschien binnen drie maanden op zoek zou gaan naar durfkapitaalfinanciering, hoewel hij nog niet heeft besloten of hij zijn eigen bedrijf wil beginnen met de technologie of het in licentie wil geven aan andere bedrijven.

Als het product goedkoop in massa kan worden geproduceerd, het gebrek aan concurrentie zou nanovezels een gemakkelijke manier geven om de markt te veroveren, zei Roco.

"Het zal worden bepaald door de economie - als de nanovezels $ 10 kosten, 000, niemand zal ze kopen, "zei hij. "Maar als ze $ 2 zijn, iedereen zal kopen. Mensen zullen nanotechnologie niet gebruiken omdat het luxe is, maar omdat het zuinig is."

(c) 2010, Los Angeles Times.
Gedistribueerd door McClatchy-Tribune Information Services.