Met wat chemische bewerkingen verandert een gewone baksteen in een condensator, en kan hij elektriciteit opslaan. Dat laten wetenschappers en ingenieurs in de Verenigde Staten zien. Het biedt ongekende nieuwe mogelijkheden voor het bekende bouwmateriaal.

Baksteen is een prachtig bouwmateriaal: sterk, koel, en volop uit de natuur te winnen. Eenmaal verwerkt in een gebouw geeft het de constructie stevigheid en houdt het kou of warmte nog behoorlijk goed buiten.

Je zou dit duizenden jaren oude bouwmateriaal echter ook extra functies kunnen geven, zo laten onderzoekers van Washington University in St Louis, Verenigde Staten zien. Zij namen heel gewone bakstenen en bewerkten die op zo’n manier dat ze elektrische lading kunnen opslaan; ze maakten er in feite condensatoren van. De details over hoe dat werkt, beschrijven ze in een recent artikel in het wetenschappelijke tijdschrift Nature Communications.
 

Gaatjes en gangetjes

Hierbij maakten de onderzoekers dankbaar gebruik van het feit dat baksteen een poreus materiaal is. Leg het onder de microscoop en je zult vele gaatjes, gangetjes en tunneltjes zien. Door deze poriën vol te stoppen met een geleidende polymeer — PEDOT (een veel gebruikt materiaal in organische zonnecellen, OLED’s en geprinte elektronica) — ontstaat een netwerk van dit geleidende materiaal. Binnenin de baksteen is een supercondensator ontstaan die elektrische lading kan opslaan.

Met experimenten liet het team zien dat een baksteen in 10 seconden kan opladen tot 3 volt, waarmee vervolgens 10 minuten lang een groene LED kan branden. Dit bleek zelfs onder water te werken.
 

Dwarsdoorsnedes van de baksteen A) voor de behandeling met polymeer; B) nadat het polymeer alleen het oppervlak van de baksteen is binnengedrongen; en C) als het polymeer in de hele baksteen is getrokken. Foto's Wang et al., Nature Communications, 2020.


Noodverlichting

Op termijn kunnen vele bakstenen samen zo genoeg lading opslaan om een ledlampje urenlang te laten branden, zo denken de Amerikanen. ‘Bakstenen die met PEDOT zijn gecoat kunnen dan dienen om de noodverlichting in een gebouw van stroom te voorzien’, zegt hoofdonderzoeker Julio D’Arcy in een persbericht van zijn universiteit.

Maar ook voor sensoren in gebouwen kan het nieuwe type condensator nut hebben, denken de ingenieurs. Die gebruiken immers ook geen grote hoeveelheden stroom. Misschien halen sensoren hun elektrische voeding in de toekomst wel uit bewerkte bakstenen, die overdag opgeladen worden met zonnepanelen. ‘Hiervoor zijn ongeveer vijftig bakstenen nodig, waarmee de noodverlichting vijf uur lang van stroom kan worden voorzien’, schat D’Arcy.

De nieuwe techniek werkt met gewone bakstenen uit de bouwmarkt, of zelfs met bestaande baksteen. Om de polymeer-condensator te beschermen moeten bewerkte bakstenen nog wel met epoxyhars worden bedekt.
 

Openingsfoto Washington University, St. Louis