Dat is nog eens ergens garen bij spinnen! Draai of rek dit garen uit in water met opgelost keukenzout en er ontstaat elektriciteit.
Garen spinnen is ouderwets, zul je zeggen. Maar wat als de verkregen garen stroom genereert simpelweg door het te draaien of uit te rekken? Deze uitvinding van een internationaal team onder leiding van de University of Texas in Dallas en de Hanyang Universiteit in Zuid-Korea is vooral enorm handig voor het leveren van energie aan the internet of things, hét netwerk van de toekomst waarbij apparaten en sensors met elkaar en met mensen communiceren.
Keukenzout in water
De onderzoekers maakten de zogenoemde Twistrongaren door koolstofnanobuisjes – 10.000 maal smaller dan een mensenhaar – heel strak rond te draaien. Om stroom te kunnen produceren, moeten de draden worden ondergedompeld of gecoat in een elektrolyt, een geleidende vloeistof. Simpelweg keukenzout oplossen in water volstaat al als elektrolyt.
Het opwekken van elektriciteit werkt dan als volgt. Rek de draden uit of draai ze rond en het volume neemt toe. De elektrische ladingen op de draad komen daardoor dichter op elkaar. Er ontstaat een spanning en door een aangesloten geleidende draad zal nu een stroom gaan lopen.
Temperatuurschommelingen
Een Twistrongaren die 30 maal per seconde op de pijnbank wordt gelegd, genereert 250 watt per kilogram gewicht. Dit is volgens de onderzoekers een stuk meer dan vergelijkbare stroomopwekkers.
Het team demonstreerde de werking door met een draad zo zwaar als een huisvlieg een kleine LED aan te drijven. Deze lichtte op bij elke uitrekking van het Twistrongaren. Ook verbonden de wetenschappers een draad aan een soort polymeren ‘spier’, die krimpt en uitzet bij respectievelijk warmte en koude. Op deze manier kunnen temperatuurschommelingen worden ingezet om energie op te wekken.
Shirt meet ademhaling
Maar dat is nog niet alles. Door Twistrongaren te verwerken in een shirt, kun je er perfect mee de ademhaling monitoren. Bij elke ademhaling rekken de draden uit en geven een elektrisch signaal af. Het ontbreken van zo’n signaal is dan een slecht teken.
And last, but not least, kun je met het garen ook energie opwekken uit golven in zee. De onderzoekers bevestigden een 10 centimeter lange Twistrondraad tussen een drijfballon en een gewicht op de zeebodem. Bij elke golfslag steeg de ballon en werd het garen 25 procent uitgerekt. Omdat dit opschaalbaar is – zowel een dikkere garen als meerdere draden naast elkaar, denken de wetenschappers dat met deze methode veel elektriciteit uit de zee op te wekken valt.
Communicatie aandrijven
Voor nu is dat echter nog toekomstmuziek. De onderzoekers stellen dat vooral the internet of things gebaat is bij deze nieuwe manier van energieopwekking. Dankzij dit netwerk van apparaten en sensors verwarmt de thermostaat op het juist moment de kamer, zie je op je telefoon dat je nieuwe melk moet kopen omdat het pak in de koelkast over datum is, en zorgt het koffiezetapparaat dat je bakkie pleur op het juiste moment voor je klaar staat.
Voor dit netwerk is uiteraard veel communicatie over en weer tussen de apparaten en sensors nodig. Maar dat kan niet zonder stroom en een batterij vervangen is niet altijd erg praktisch. Het onderzoeksteam denkt dat slechts 31 milligram Twistrongaren genoeg is om 2 kilobyte data per 10 secondes over 100 meter te sturen. Genoeg voor een bakkie pleur? We gaan het zien!
Bronnen: Science, University of Texas in Dallas via EurekAlert!
Beeld: University of Texas in Dallas
Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Bestel dan hier ons nieuwste nummer (geen verzendkosten). Abonnee worden? Dat kan hier!
