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Carbonfaser-Material

Biomechanischer Energiesammler erzeugt Strom beim Laufen

Ein Energiesammler aus einem flexiblen Carbon-Streifen erzeugt aus den Bewegungen des Knies beim Laufen Strom. In Zukunft könnte die Technologie Akkus kleiner Geräte unterwegs aufladen.

Hongkong (China). Wissenschaftler des American Institute of Physics (AIP) haben einen biomechanischen Energiesammler entwickelt, der aus Gehbewegungen Strom erzeugt. In Zukunft könnte der Energiesammler im Alltag genutzt werden, um Akkus von Smartphones und anderen kleinen Geräten zu laden. Dafür wird ein dünner Verbundmaterialstreifen seitlich am Knie befestigt werden. Durch das Zusammendrücken und Auseinanderziehen des Streifens beim Laufen werden bis zu 1,6 Milliwatt Strom erzeugt, ohne dass der Nutzer dafür mehr Kraft aufwenden muss.

Großer Bewegungsradius des Knies ermöglicht Stromerzeugen

Laut der Forschungsarbeit, die im Fachmagazin Applied Physics Letters publiziert wurde, basiert der Generator auf einem Carbonfaser-Verbundmaterial. Die Wissenschaftler rund um Fei Gao nutzen zur Stromerzeugung das Knie, „da es einen größeren Bewegungsradius als andere Gelenke wie der Knöchel oder die Hüfte“ hat und so eine größere Energiemenge erzeugen kann.

Wie-Hsin Liao erklärt, erzeugt „das Material aus Deformationen Energie.“ Dies erfolgt dadurch, dass das Kniegelenk beim Laufen den Streifen abwechselnd staucht und wieder entspannt und dabei im Inneren des Materials Energie freisetzt, die als Strom an externe Geräte weitergeleitet werden kann.

Prototyp auf dem Laufband erfolgreich getestet

Drei Probanden, die den 300 Gramm schweren Prototyp auf dem Laufband ausprobiert haben, berichten davon, dass der Energiesammler das Laufen nicht behindert und keine spürbare Mehrbelastung der Muskeln auslöst. Je nach Geschwindigkeit wurden zwischen 1,1, und 1,6 Milliwatt Strom erzeugt. Die Spannung lag während des Experiments bei bis zu 105 Volt.

Laut den Forschern gab es bei der Nutzung „keine statistisch signifikanten Unterschiede bei den metabolischen Kosten der Probanden“, wenn diese den Energiewandler nutzten oder zum Vergleich ohne Energiewandler auf dem Laufband liefen. Außerdem erklären die Wissenschaftler, dass die Energiesammler leicht abzulegen ist und ist mehrfach genutzt werden kann.

Liao prognostiziert, dass in Zukunft „selbstversorgende Geräte das umständliche tägliche Laden“ überflüssig machen werden, da integrierte biomechanischen Energiesammler ständig Strom im Laufen erzeugen.

Applied Physics Letters, doi: 10.1063/1.5098962

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