Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie man aus dem Blutstrom Strom gewinnt

12.09.2017

Eindimensionaler, hocheffizienter Nanogenerator zur Stromerzeugung aus fließenden Medien

Menschen bauen Staudämme und gewaltige Turbinen, um aus Wasserkraft Strom zu gewinnen. Um auch im Miniaturmaßstab Wasserkraft auszunutzen, haben nun chinesische Wissenschaftler einen Nano-Stromgenerator aus Kohlenstoffnanoröhrenfasern entwickelt, mit dem sie sogar die Energie des Blutstroms in Blutgefäßen in Elektrizität umwandeln können. Ihre Erfindung erklären die Forscher in der Zeitschrift Angewandte Chemie.


Nano-Stromgenerator wandelt Energie des Blutstroms in Elektrizität um.

(c) Wiley-VCH

Seit Jahrtausenden nutzen Menschen die Energie des fließenden oder fallenden Wassers, zunächst um rein mechanisch Maschinen wie etwa Wassermühlen anzutreiben, später zur Stromgewinnung in Staudämmen oder aus der Kraft der Gezeiten.

Natürlich fließendes Wasser als nachhaltige Stromquelle zu verwenden, hat den Vorteil, dass man nicht durch den Tagesrhythmus und (fast) nicht vom Wetter eingeschränkt ist. Dabei sind sogar flexible Miniaturgeneratoren vorstellbar, die die Energie von fließenden biologische Flüssigkeiten in Elektrizität umwandeln. Wie ein solches System funktionieren könnte, erklärt ein Forschungsteam von der Fudan University in Shanghai (China).

Dort haben Huisheng Peng und Mitarbeiter eine dünne Faser von weniger als einem Millimeter Durchmesser entwickelt, die umgeben von einer fließenden Salzlösung Strom erzeugt – in einer dünnen Röhre oder etwa einem Blutgefäß.

Der Aufbau dieser Faser ist relativ einfach. Ein Polymerfaserkern wurde mit Lagen von ausgerichteten Kohlenstoffnanoröhren umwickelt. Diese winzigen Röhrchen aus aufgerollten Kohlenstofflagen sind für ihre guten elektronischen Eigenschaften und ihre mechanische Stabilität bekannt; sie sind spinnbar und lassen sich schichtweise anordnen.

Die fertigen Fäden bestanden somit aus einem faserförmigen Kern, der mit Nanoröhrenschichten in einer Stärke von weniger als einem halben Mikrometer umwickelt war. Um mit diesem Faden, den die Autoren „fiber-shaped fluidic nanogenerator” (FFNG) nannten, Strom zu gewinnen, wurde er in einen Wasserstrom gelegt oder einfach wiederholt in eine Salzlösung getaucht und wieder herausgezogen.

„Die Elektrizität wurde durch die relative Bewegung zwischen dem FFNG und der Lösung erzeugt”, erklärten die Wissenschaftler. Nach der Theorie verschieben sich die Ladungen, die vorher symmetrisch um die elektrische Doppelschicht herum verteilt waren, und entlang des Fadens baut sich ein Ladungsgradient auf.

Das System war höchst effizient. Verglichen mit anderen Typen von Miniatur-Energieumwandlern besaß es bei einem Wirkungsgrad von über 20 Prozent die höchste Effizienz. Mit den weiteren Vorteilen von Elastizität, Wandelbarkeit, Leichtbauweise und eindimensionaler Form liegen höchst interessante technische Anwendungen nahe.

Wickelt man die Nanokohlenstofflagen um ein elastisches Substrat, wird der FFNG dehnbar. Dadurch bietet sich die Anwendung als „Wearable Electronics” in Geweben an. Ebenfalls hochinteressant ist die Energiegewinnung direkt aus dem Blutstrom für medizinische Anwendungen. Erste Versuche mit Froschnerven verliefen erfolgreich.

Angewandte Chemie: Presseinfo 41/2017

Autor: Huisheng Peng, Fudan University (China), http://www.polymer.fudan.edu.cn/polymer/research/Penghs/main_en.htm

Link zum Originalbeitrag: https://doi.org/10.1002/ange.201706620

Angewandte Chemie, Postfach 101161, 69451 Weinheim, Germany.

Weitere Informationen:

http://presse.angewandte.de

Dr. Karin J. Schmitz | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Software mit Grips
20.04.2018 | Max-Planck-Institut für Hirnforschung, Frankfurt am Main

nachricht Einen Schritt näher an die Wirklichkeit
20.04.2018 | Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Software mit Grips

Ein computergestütztes Netzwerk zeigt, wie die Ionenkanäle in der Membran von Nervenzellen so verschiedenartige Fähigkeiten wie Kurzzeitgedächtnis und Hirnwellen steuern können

Nervenzellen, die auch dann aktiv sind, wenn der auslösende Reiz verstummt ist, sind die Grundlage für ein Kurzzeitgedächtnis. Durch rhythmisch aktive...

Im Focus: Der komplette Zellatlas und Stammbaum eines unsterblichen Plattwurms

Von einer einzigen Stammzelle zur Vielzahl hochdifferenzierter Körperzellen: Den vollständigen Stammbaum eines ausgewachsenen Organismus haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Berlin und München in „Science“ publiziert. Entscheidend war der kombinierte Einsatz von RNA- und computerbasierten Technologien.

Wie werden aus einheitlichen Stammzellen komplexe Körperzellen mit sehr unterschiedlichen Funktionen? Die Differenzierung von Stammzellen in verschiedenste...

Im Focus: Spider silk key to new bone-fixing composite

University of Connecticut researchers have created a biodegradable composite made of silk fibers that can be used to repair broken load-bearing bones without the complications sometimes presented by other materials.

Repairing major load-bearing bones such as those in the leg can be a long and uncomfortable process.

Im Focus: Verbesserte Stabilität von Kunststoff-Leuchtdioden

Polymer-Leuchtdioden (PLEDs) sind attraktiv für den Einsatz in großflächigen Displays und Lichtpanelen, aber ihre begrenzte Stabilität verhindert die Kommerzialisierung. Wissenschaftler aus dem Max-Planck-Institut für Polymerforschung (MPIP) in Mainz haben jetzt die Ursachen der Instabilität aufgedeckt.

Bildschirme und Smartphones, die gerollt und hochgeklappt werden können, sind Anwendungen, die in Zukunft durch die Entwicklung von polymerbasierten...

Im Focus: Writing and deleting magnets with lasers

Study published in the journal ACS Applied Materials & Interfaces is the outcome of an international effort that included teams from Dresden and Berlin in Germany, and the US.

Scientists at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) together with colleagues from the Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) and the University of Virginia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Digitalisierung

19.04.2018 | Veranstaltungen

124. Internistenkongress in Mannheim: Internisten rücken Altersmedizin in den Fokus

19.04.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - Juni 2018

17.04.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Grösster Elektrolaster der Welt nimmt Arbeit auf

20.04.2018 | Interdisziplinäre Forschung

Bilder magnetischer Strukturen auf der Nano-Skala

20.04.2018 | Physik Astronomie

Kieler Forschende entschlüsseln neuen Baustein in der Entwicklung des globalen Klimas

20.04.2018 | Geowissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics