Forscher erproben eine Technik, die mithilfe eines Flüssigmetalls Energie aus Bewegung gewinnt und ohne Batterien auskommt.
Ein Boot verunglückt, doch die Lichter der Küste sind längst außer Sicht. Auf der dunklen Wasserfläche sind die Verunglückten kaum auszumachen. Blinklichter an Rettungswesten können den Suchmannschaften helfen, sie zu entdecken. Dafür gibt es bereits bewährte, batteriebetriebene Lösungen. Ein internationales Forschungsteam erprobt nun eine andere Stromquelle: Die Weste soll mithilfe der Wellenbewegungen selbst Strom für ein Notsignal erzeugen. Das könnte die Abhängigkeit von Batterien verringern und vor allem bei Rettungswesten von Vorteil sein, die lange ungenutzt an Bord lagern. Denn die Batterielichter herkömmlicher Modelle müssen auch dann regelmäßig auf ihre Einsatzbereitschaft überprüft werden.
Einen solchen Ansatz hat ein Forschungsteam mit Beteiligung von Universitäten aus Australien, China, Singapur und den USA erprobt. Die Technik nutzt das sogenannte Energy Harvesting, bei dem Umgebungsenergie in Strom umgewandelt wird. Für den Rettungswesten-Prototyp wählten die Forscher EGaIn, eine flüssige Gallium-Indium-Legierung, die hohe elektrische Leitfähigkeit mit guter Verformbarkeit verbindet. Das Material war zusammen mit Natronlauge in kleinen, weichen Silikonmodulen untergebracht. An der Luft bildete sich eine dünne Oxidschicht auf der Legierung, die wiederum von der Lauge aufgelöst wurde. Durch simulierte Wellenbewegungen veränderten sich die Kontaktflächen von Metall, Luft und Lauge stetig, was zu chemischen Reaktionen führte, die einen schwachen Strom erzeugten.
40 solcher Module wurden kombiniert, um eine Spannung von rund zwei Volt zu erreichen. Die Energie wurde gespeichert und zum Beleuchten einer SOS-Anzeige auf LED-Basis genutzt. Den Forschern zufolge funktioniert das Gerät auch mit Meerwasser statt Natronlauge, allerdings mit geringerer Leistung.
Tragbare Sensoren, die sich selbst mit Strom versorgen, und Roboter mit Tastsinn
Neben dem möglichen Einsatz in Rettungswesten könnte die erprobte Technik im Alltag nützlich werden. Da die kleinen Bauteile Bewegungen registrieren, wäre ein Einsatz in tragbaren Sensoren denkbar, die ohne externe Stromversorgung auskommen. In Versuchen wurde bereits der Puls am Handgelenk erfasst und zwischen Gehen, Laufen und Stürzen unterschieden. Auch weiche, flexible Roboter könnten durch solche Sensoren eine Art Tastsinn erhalten.
Noch ist das System ein Forschungsprototyp. Ob die Methode im Vergleich mit batteriebetriebenen Lösungen längere Leuchtzeiten ermöglicht oder weniger Wartung erfordert, müssen weitere Versuche zeigen. Bei der getesteten Art der Stromerzeugung wird zudem allmählich Gallium verbraucht, was die Betriebsdauer begrenzt. Im nächsten Schritt sollen nun Leistung, Haltbarkeit und Zuverlässigkeit der Geräte unter realen Bedingungen weiter verbessert werden.
Innovationen mit Gallium: Das Technologiemetall eröffnet auch in anderen Bereichen neue Möglichkeiten. So haben Forscher einen Prototyp für einen Roboter entwickelt, der sich verflüssigen, durch enge Öffnungen bewegen und anschließend wieder erstarren kann. In der Medizin werden außerdem Infusionsnadeln erprobt, die durch Körperwärme weich werden und so das Risiko von Gewebeverletzungen senken sollen, sowie Implantate, die sich auflösen, nachdem sie ihren Zweck erfüllt haben.
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