Onderzoekers van Empa en ETH Zürich zijn erin geslaagd een materiaal te ontwikkelen dat werkt als een lichtgevende zonneconcentrator en zelfs op textiel kan worden toegepast. Dit opent tal van mogelijkheden om energie direct daar te produceren waar het nodig is, dat wil zeggen in het gebruik van alledaagse elektronica.

Onze honger naar energie is onverzadigbaar, het blijft zelfs stijgen met het toenemende aanbod van nieuwe elektronische gadgets. Bovendien, we zijn bijna altijd onderweg en dus permanent afhankelijk van een stroomvoorziening om onze smartphones op te laden, tablets en laptops. In de toekomst, stopcontacten (althans voor dit doel) kunnen mogelijk verouderd raken. De elektriciteit zou dan uit onze eigen kleding komen - door middel van een nieuw polymeer dat wordt aangebracht op textielvezels, jassen, T-shirts en dergelijke kunnen straks gaan fungeren als zonnecollectoren en dus als mobiele energievoorziening.

Lichtgevende materialen flexibel maken

Materialen die indirect of omgevingslicht kunnen gebruiken voor energieopwekking, worden al gebruikt in de zonne-energie-industrie. Deze materialen bevatten speciale lichtgevende materialen en worden 'luminescerende zonneconcentratoren' genoemd, ' of kortweg LSC. De luminescerende materialen in de LSC vangen diffuus omgevingslicht op en geven zijn energie door aan de eigenlijke zonnecel, die vervolgens licht omzet in elektrische energie. Echter, LSC's zijn momenteel alleen verkrijgbaar als stijve componenten en zijn niet geschikt voor gebruik in textiel omdat ze niet flexibel zijn en ook niet doorlatend voor lucht en waterdamp. Een interdisciplinair onderzoeksteam onder leiding van Luciano Boesel van het Laboratorium voor Biomimetische Membranen en Textiel is er nu in geslaagd om een ​​aantal van deze lichtgevende materialen te verwerken tot een polymeer dat precies deze flexibiliteit en luchtdoorlatendheid biedt.

Bekend polymeer met geavanceerde eigenschappen

Dit nieuwe materiaal is gebaseerd op Amphiphilic Polymer Co-Networks, of kortweg APCN, een polymeer dat al lang bekend is in onderzoek en al op de markt verkrijgbaar is in de vorm van siliconen-hydrogel contactlenzen. De speciale eigenschappen van het polymeer - doorlaatbaarheid voor lucht en waterdamp en flexibiliteit en stabiliteit - zijn ook gunstig voor het menselijk oog en zijn gebaseerd op speciale chemische eigenschappen. "De reden dat we precies voor dit polymeer hebben gekozen, is het feit dat we in staat zijn om twee niet-mengbare luminescente materialen op nanoschaal op te nemen en ze met elkaar te laten interageren. Er zijn, natuurlijk, andere polymeren, waarin deze materialen zouden kunnen worden geïntegreerd, maar dit zou leiden tot aggregatie, en de productie van energie zou dus niet mogelijk zijn, ’, legt Boesel uit.

Heldere zonneconcentratoren voor kleding

In samenwerking met collega's van twee andere Empa-labs, Dunne films en fotovoltaïsche en geavanceerde vezels, Het team van Boesel voegde twee verschillende lichtgevende materialen toe aan het gelweefsel, om er een flexibele zonneconcentrator van te maken. Net als bij grootschalige (rigide) verzamelaars, de luminescerende materialen vangen een veel breder spectrum van licht op dan mogelijk is met conventionele fotovoltaïsche cellen. De nieuwe zonneconcentratoren kunnen worden toegepast op textielvezels zonder dat het textiel bros en vatbaar wordt voor barsten of ophoping van waterdamp in de vorm van zweet. Zonneconcentratoren die op het lichaam worden gedragen, bieden een enorm voordeel voor de steeds toenemende vraag naar energie, vooral voor draagbare apparaten.