Nanofiber -projektet sigter mod at gøre tøj til generatorer

Har du brug for juice til en døende iPod? Du kan muligvis snart tilslutte gadgeten til en skjorte, danse den elektriske dias og være god til at gå.

Forskere ved University of California-Berkeley perfekterer mikroskopiske fibre, der kan producere elektricitet fra simple kropsbevægelser såsom bøjning, strækker og vrider. Filamenterne, der ligner små fiskelinjer, kan snart blive vævet ind i tøj og sælges som de ultimative bærbare generatorer.

Det kan tage tre år eller mere, før det rammer butikshylderne, men teknologien hyldes allerede som et gennembrud.

De såkaldte nanofibre "vil have meget betydelige konsekvenser, "sagde Mihail Roco, seniorrådgiver for nanoteknologi med National Science Foundation, som for nylig gav $ 350, 000 tilskud til projektet.

Ud over at hjælpe med at reducere elbehovet til lokale forsyningsselskaber, nye industrier kunne dukke op for at fremstille de små personlige generatorer, han sagde.

Forskere forestiller sig vandrere, der tænder deres digitale kameraer, mens de vandrer op ad et bjerg eller en jogger, der oplader sin mobiltelefon midt i løbet.

Pentagon er også varm for det:Soldater skulle ikke længere bære tunge batterier for at drive deres gear. Sammen med National Science Foundation, Pentagons hemmeligholdte avancerede forskningsbureau hjælper med at finansiere projektet.

For nu, "smart power suit" er stadig et laboratorieeksperiment, sagde professor i maskiningeniør UC-Berkeley Liwei Lin, der overvåger udviklingen af ​​fibrene.

Lin og hans team, herunder forskere fra Berkeley, Tyskland og Kina, for nylig kunne demonstrere fibrernes evne til at udnytte energien fra små kropsbevægelser.

Arbejder i en lille, to-værelses laboratorium på Berkeley campus, forskerne var i stand til at omdanne energi fra fingerbevægelser til elektricitet ved hjælp af fibre fastgjort til en kirurgisk handske.

Ved cirka 500 nanometer tyk, en streng er næppe mærkbar for det menneskelige øje. Det er en tiendedel bredden af ​​en kludfiber og en hundrededel af bredden af ​​et menneskehår.

Det ville tage omkring 100, 000 fibre til at producere nok strøm til et elektrisk ur og 1 million fibre til at generere strøm nok til at drive en iPod. Men et bundt med 1 million fibre ville kun være på størrelse med et sandkorn.

Lin sagde, at fibrene kan opsuge den uudnyttede energi, der produceres af menneskekroppen, en bemærkelsesværdig effektiv naturlig generator. Jo kraftigere bevægelsen, jo mere kraft kan høstes, gør knæ og albuer og andre led til primære steder for trådene.

Trådene drager fordel af piezoelektricitet, som producerer energi gennem "påført stress, "ligner den varme, der genereres, når man gnider hænderne sammen.

Flere dips i vaskemaskinen gør ikke ondt - fibrene er fleksible og modstandsdygtige over for varme og kemikalier. De er også små nok til at blande diskret i de fleste beklædningsgenstande.

Og statisk burde ikke være et problem, Sagde Lin.

Filamenterne er lavet af en billig, organisk plast kaldet polyvinylidenfluorid. Materialet, kendt som PVDF, også cameoer i fiskelinjer, isolering til elektriske ledninger og maling på bygninger som Taipei 101 -tårnet i Taiwan.

Lins team producerer fibrene ved hjælp af en teknik, det var banebrydende, kaldet electrospinning i nærheden af ​​feltet. En sprøjte fyldt med en polymeropløsning suspenderes over en bevægelig, elektrisk ledende siliciumskive. Et elektrisk felt trækker løsningen ud, danner fine fibre på skiven i regelmæssige mønstre. Tænk på en bager, der anvender meget tynde linjer med frosting på en meget lille kage.

At producere elektricitet fra små komponenter har været en fjern drøm for forskere i årtier, sagde Roco, der også leder National Nanotechnology Initiative.

"Indtil nu, der var for få måder til effektivt at gøre dette, for langt væk til virkelig at have en diskussion, "sagde han." Nu, der er endelig en teknisk løsning. Nu, folk kan endelig begynde at tænke mere seriøst over det. "

Lins arbejde bygger på flere års bestræbelser på at blande tøj og elektricitet.

Et team fra Georgia Institute of Technology udviklede fibre svarende til Lins for flere år siden ved hjælp af syntetiske Kevlar -tråde belagt med zinkoxidstænger. De resulterende filamenter, der ligner hårruller, producere energi, når de gnides sammen.

Anført af professor Zhong Lin Wang, forskerne har også produceret elektriske strømme fra fingre, der skriver på mobiltelefoner, hamstere, der kører på træningshjul, endda vibrerende stemmebånd. Små moduler kan i sidste ende implanteres i menneskekroppen for at høste energi fra muskelbevægelse eller blodkar, Sagde Wang.

Men fibrene fra Lins team er lavet med organisk stof, der kan centrifugeres i uendelige længder, mens Georgia -strengene brugte uorganiske materialer og var begrænset til kun et par millimeter i længden.

På rivaliserende Stanford University, forskere udvikler stofbaserede batterier, eller eTextiles, der potentielt kan lagre den energi, der produceres på UC-Berkeley.

Almindelig klud bliver genopladelige batterier og kondensatorer, når de nedsænkes i en speciel blækformel og derefter ovntørres. Et stykke, der vejer omkring en ounce, kan beholde op til tre gange den mængde energi, som et mobiltelefonbatteri kan, mens den forbliver let og fleksibel.

Berkeleys Lin sagde, at han måske ville søge venturekapitalfinansiering inden for tre måneder, selvom han ikke har besluttet, om han vil starte sit eget firma med teknologien eller licensere det til andre virksomheder.

Hvis produktet kan masseproduceres billigt, den manglende konkurrence ville give nanofibre en nem måde at erobre markedet på, Sagde Roco.

"Det vil blive bestemt af økonomi - hvis nanofibrene koster $ 10, 000, ingen vil købe dem, "sagde han." Men hvis de er $ 2, alle vil købe. Folk vil bruge nanoteknologi ikke fordi det er smart, men fordi det er økonomisk. "

(c) 2010, Los Angeles Times.
Distribueret af McClatchy-Tribune Information Services.