Det er lenge siden noen har kunnet melde om en revolusjon innen batteriteknologi. De fleste økninger i batterikapasiteten skjer gradvis. Det snakkes gjerne om en gjennomsnittlig forbedring i kapasiteten på omtrent ti prosent i året.
Derfor har mange leverandører av mobile, elektroniske enheter lagt mye innsats i å redusere strømforbruket til enhetene, slik at batteriene tappes så langsomt som mulig. For kundene ønsker ikke å måtte koble enhetene til strømnettet ved enhver anledning.
Men det finnes en tredje tilnærming til denne utfordringen. Det handler om å kunne lade batteriene uten at enheten er koblet til strømnettet. Dette er utgangspunktet for forskning som nå gjøres blant annet ved Princeton University i New Jersey, USA.
Forskerne mener nemlig at bevegelsesenergien som dannes når mennesker beveger seg, kan omdannes til elektrisitet på en svært effektiv måte. Derfor har de utviklet en effektgenererende gummifilm som skal kunne utnytte naturlige kroppsbevegelser som pusting og gange til strøm som kan drive blant annet mobiltelefoner og pacemakere.
Gummifilmen er laget av et materiale som består av keramiske nanotråder integrert i gummiflak laget av silikon. Denne genererer elektrisitet når den bøyes. Forskerne ser for seg at sko som er laget av materialet vil kunne høste nok energi til å drive mobile, elektriske enheter. Dersom materialet legges inntil lungene, vil pustebevegelsene kunne utnyttes til å lage nok strøm til å drive en pacemaker. Bruken av silikon gjør enheten biokompatibel, det vil si at kroppen normalt ikke vil avvise dem.
Det er det keramiske materialet som forskerne benytter som er nyheten. Dette heter bly-zirkonat-titanat (PZT). Materialet er piezoelektrisk, noe som betyr at det genererer en elektrisk spenning når det utsettes for trykk. Av alle piezoelektriske materialer, er PZT det mest effektive, ifølge Princeton University. 80 prosent av den mekaniske energi som tilføres PZT skal kunne omdannes til elektrisk energi. Materialet ble utviklet allerede tidlig på 1950-tallet.
- PZT er hundre ganger mer effektivt enn kvarts, et annet piezoelektrisk materiale. Du generer ikke så mye effekt av å gå eller puste, så du ønsker å utnytte det så effektivt som mulig, sier Michael McAlpine, som har ledet prosjektet, i en pressmelding. McAlpine er universitetslektor i mekanikk og romfartssteknikk ved Princeton.
Det PZT-baserte materialet fungerer også slik at det bøyer seg når det tilføres elektrisitet. Forskerne mener dette åpner døren for helt andre bruksområder, slik som mikrokirurgiske instrumenter.
- Det flotte med dette er at det er skalerbart, sier Yi Qi, en forsker som har jobbet sammen med McAlpine.
- Etterhvert som vi blir flinkere til å lage disse brikkene, har vi blitt i stand til bruke dem i stadig større lag som vil høste mer energi, sier Qi.
I enheten som forskerne beskriver i denne artikkelen i Nano Letters, legges nanorørene så tett at de er plass til hundre rør ved siden av hverandre per millimeter.
