Stroomopwekkend textiel immuun voor kortsluiting

Zweedse onderzoekers hebben textiel ontwikkeld dat stroom opwekt als het wordt uitgerekt en dat prima tegen vocht kan.

Terwijl je aan het hardlopen bent zelf de energie genereren voor een ledje dat je zichtbaar maakt voor het verkeer? Het zou op termijn mogelijk moeten zijn met het elektronische textiel dat onderzoekers van de Chalmers Tekniska Högskola in Göteborg hebben ontwikkeld in samenwerking met de Textilhögskolan in Borås en het onderzoeksinstituut Swerea IVD in Mölndal.

In de wasmachine

Het Zweedse e-textiel bestaat uit garen dat op zijn beurt 24 vezels bevat, elk ongeveer zo dik als een menselijke haar. Deze vezels hebben een kern van geleidend materiaal, omhuld door piëzo-elektrisch materiaal dat een elektrische spanning opwekt als het wordt uitgerekt.

Een groot voordeel van deze samenstelling is dat er geen kortsluiting optreedt als het textiel nat wordt. (Sterker nog: nat leveren de piëzo-elektrische vezels zelfs meer vermogen dan droog.) Zweet en regen zouden dus geen probleem moeten zijn, en wellicht mogen kledingstukken met dit e-textiel straks zelfs gewoon in de wasmachine. ‘Al blijven de verbindingen tussen de vezels en de elektronica die je erop aansluit wel een uitdaging’, mailt Anja Lund, een van de onderzoekers.

Wapperende vlag

Bij wijze van test verwerkten de onderzoekers een strook garen van 2,5 bij 20 cm in de schouderband van een tas (zie de foto boven dit bericht). Bevatte die tas 3 kg aan boeken, dan wekte het textiel continu 4 µW op, genoeg om een ledlampje af te toe te laten oplichten.

Nu klinkt dat nog niet erg nuttig, maar een hele tas van hetzelfde materiaal zou genoeg vermogen moeten leveren om bijvoorbeeld een aantal RFID-chips van energie te voorzien. En, zo verwachten de onderzoekers: als ze in het geleidende deel van de vezels gebruikmaken van koolstof nanobuisjes of grafeen in plaats van het nu gebruikte carbon black, dan is het vermogen met een factor honderd op te krikken.

In dat geval komt bijvoorbeeld zichzelf verlichtende (strakke) hardloopkleding in beeld: een grove schatting leert dat een dergelijk pak ongeveer 1,5 mW kan opwekken. ‘Er zijn al low-current-leds die ongeveer dat vermogen verbruiken’, zegt Lund. Verder suggereert ze om het textiel te verwerken in een vlag. ‘Die kan dan door te wapperen op een afgelegen locatie een paar sensoren van stroom voorzien.’

Even duur als Gore-Tex

Nu schreven we eerder al over een vorm van textiel die energie kon opwekken en die een groter vermogen haalt dan het textiel van Lund en collega's (lees ‘Rekbaar textiel levert elektriciteit’). Lund wijst er echter op dat het bij dat onderzoek om een batterij ging, terwijl haar e-textiel ‘onopgemerkt mechanische energie verzamelt uit de omgeving en die direct kan omzetten in elektriciteit’.

Bovendien, zo vervolgt ze, is het Zweedse e-textiel makkelijk te produceren op grote schaal. ‘De vezels zijn met industriële machines te spinnen met een snelheid van 500 meter per minuut, tegen een prijs die vergelijkbaar is met die van Gore-Tex.’

Een ander voordeel is dat het principe zit ingebakken in de vezels zelf, de kleinste component van textiel. ‘Daardoor kan het e-textiel gemakkelijk gewoon textiel vervangen, om er energy-harvesting-functionaliteit aan toe te voegen.’

Meer weten over energy harvesting?

In het maartnummer van De Ingenieur vind u een artikel over het oogsten van energie uit de omgeving. Nieuwsgierig? Koop dan de digitale versie voor € 7,50, of neem - met een flinke korting van 25 % - een digitaal jaarabonnement van 12 nummers voor € 69,-.