Nanogenerator zur Stromerzeugung Strom aus Blutstrom

Wasserkraft im Miniaturmaßstab nutzen: Chinesische Wissenschaftler haben einen Nano-Stromgenerator aus Kohlenstoff-Nanoröhrenfasern entwickelt, mit dem das möglich ist.

Wie ein Miniaturgenerator funktionieren könnte, der Energie von fließenden Medien in Elektrizität umwandelt, hat ein Wissenschaftler-Team von der Fudan University in Shanghai erforscht. Huisheng Peng und seine Mitarbeiter haben eine dünne Faser von weniger als einem Millimeter Durchmesser entwickelt, die umgeben von einer fließenden Salzlösung Strom erzeugt – in einer dünnen Röhre oder vielleicht sogar in einem Blutgefäß.

Der Aufbau der Faser ist relativ einfach. Ein Polymerfaserkern wird mit Lagen von ausgerichteten Kohlenstoffnanoröhren umwickelt. Diese winzigen Röhrchen aus aufgerollten Kohlenstofflagen sind für ihre guten elektronischen Eigenschaften und ihre mechanische Stabilität bekannt.

Um mit einem solchen Faden, »fiber-shaped fluidic nanogenerator« (FFNG) genannt, Strom zu gewinnen, wird er in einen Wasserstrom gelegt oder einfach wiederholt in eine Salzlösung getaucht und wieder herausgezogen. Die Elektrizität wird durch die relative Bewegung zwischen dem FFNG und der Lösung erzeugt. Die Ladungen, die vorher symmetrisch um die elektrische Doppelschicht herum verteilt waren, verschieben sich. Dadurch baut sich entlang des Fadens ein Ladungsgradient auf.

Elastisch, leicht, eindimensional

Das chinesische Forscherteam entwickelte auf diese Weise ein verglichen mit anderen Miniatur-Energieumwandlern hocheffizientes System mit einem Wirkungsgrad von mehr als 20 Prozent. Die Faser zeichnet sich durch ihre Elastizität, Wandelbarkeit, Leichtbauweise und eindimensionale Form aus. Und wenn die Kohlenstoffnanolagen um ein elastisches Substrat gewickelt werden, wird der FFNG dehnbar.

Dadurch sind verschiedene technische Applikationen denkbar. Zum Beispiel bietet sich die Verwendung als Wearable in Geweben an. Für die Medizintechnik ist die Energiegewinnung direkt aus dem Blutstrom in Blutgefäßen erfolgversprechend. Hier wurden bereits erste Versuche mit Froschnerven erfolgreich durchgeführt. Ihre Erfindung erklären die Forscher in der Zeitschrift Angewandte Chemie.