Hoe polymeerbolletjes je pacemaker of smartwatch van stroom voorzien
Een internationaal team van onderzoekers van de Riga Technical University (Letland), de RMIT University (Australië) en het MESA+ Institute (Nederland), samen met Ignaas Jimidar (Vrije Universiteit Brussel – Departement Chemische Ingenieurswetenschappen, CHIS), heeft een eenvoudige en milieuvriendelijke manier ontdekt om de volgende generatie zelfopladende elektronica van energie te voorzien. De resultaten zijn gepubliceerd in het prestigieuze tijdschrift Nano Energy, dat zich richt op energie-oogstende nanotechnologie.
"Door minuscule kunststof bolletjes langs elkaar te laten bewegen, wekken ze elektriciteit op via wrijving", zegt Jimidar. "In plaats van complexe fluorpolymeer-materialen te gebruiken, creëerden we ultradunne, gestructureerde lagen van polymethylmethacrylaat (PMMA)-bolletjes met een eenvoudige wrijftechniek. Normaal gesproken vereist het produceren van dergelijke ultradunne films zeer geavanceerde apparatuur en is het zowel duur als ingewikkeld."
Het resultaat zijn films van slechts enkele micrometers dik, ongeveer tien keer dunner dan een menselijke haar, die goedkoop kunnen worden aangebracht op elk hard oppervlak. Door twee lagen bolletjes tegen elkaar te drukken, één met kleinere bolletjes en de andere met iets grotere, raken de deeltjes elektrisch geladen via het tribo-elektrisch effect. Dat is hetzelfde effect dat een ballon doet opladen wanneer je die over je haar wrijft op droge winterdagen, vaak resulterend in een kleine statische schok.
"Toen de lagen tegen elkaar werden gedrukt nabij een vibratiespeaker (zoals in een smartphone), konden de onderzoekers bijna 0,5 kilovolt aan spanning genereren, zij het met een zeer kleine stroomsterkte van 4 nanoampère", zegt Jimidar. "Dat opent de mogelijkheid om bijvoorbeeld een smartwatch van energie te voorzien tijdens het sporten, wat leidt tot duurzamer energiegebruik."
Omdat de methode geen oplosmiddelen gebruikt en niet afhankelijk is van toxische fluorpolymeren, is ze zowel milieuvriendelijker als eenvoudiger te produceren. De techniek biedt daarmee een snelle, schaalbare manier om energie-oogstende oppervlakken te maken met niets meer dan microscopische kunststofbolletjes.
Link naar artikel: Strong piezoelectric-like electromechanical response from single granular PMMA interface - ScienceDirect
Meer info:
Ignaas Jimidar: ignaas.jimidar@vub.be +31 6 82 002 026
Frans Steenhoudt
