waterdamp

We hebben er genoeg van: waterdamp. En nu blijkt dat we er ook nog eens iets uit kunnen halen wat we tekort komen: energie. Wetenschappers hebben een polymeren vlies ontwikkeld dat genoeg energie uit waterdamp kan halen om hele kleine apparaatjes draaiende te houden.

Het vlies verandert van vorm wanneer het kleine hoeveelheden waterdamp opslurpt. Het vlies krult daarbij op, strekt en draait zich. Die voortdurende bewegingen kunnen elektriciteit genereren. Niet heel veel, maar genoeg om micro- en nano-elektronische apparaatjes – zoals sensoren – aan te drijven.

Samenstelling
Het vliesje bestaat uit twee verschillende polymeren. De één is hard, maar flexibel en geeft het vlies stevigheid. De ander is heel zacht en zwelt op wanneer deze water absorbeert. Het vlies onderscheidt zich daarmee van eerdere elektriciteit opwekkende vliezen die enkel uit harde polymeren bestonden en niet zo sterk in beweging kwamen als dit exemplaar. “Door de twee verschillende soorten polymeren in het vlies op te nemen, kun je een veel grotere verplaatsing en dus een grotere kracht genereren,” legt onderzoeker Liang Guo uit.

[youtube http://www.youtube.com/watch?v=cXujS-Nr7o0?rel=0&w=600&h=315]

Altijd in beweging
De bewegingen van het vlies kunnen in principe oneindig doorgaan. Het vlies neemt waterdamp op en draait. Zodra de onderzijde van het vlies blootgesteld wordt aan lucht, laat deze de waterdamp weer los en ontstaat opnieuw beweging. En dat proces kan blijven doorgaan. “Er is niet veel water voor nodig,” vertelt onderzoeker Mingming Ma. “Een hele kleine hoeveelheid vocht is genoeg.”

Maar waar kunnen we het bewegende vlies nu precies voor gebruiken? Er zijn verschillende mogelijkheden. Zo kan het gebruikt worden als motor. Zo kan een 23 milligram zwaar vlies gemakkelijk een gewicht dat meer dan 300 keer groter is dan zijn eigen gewicht, tillen. Ook kan het vlies elektrische motoren die nu gebruikt worden om kleine robotische ledematen aan te sturen, vervangen. Daarnaast kan het vlies gebruikt worden om energie op te wekken. En wel door het materiaal te verbinden met piëzo-elektrisch materiaal dat de mechanische druk omzet in een elektrische lading. Het systeem kan gemiddeld 5,6 nanowatt genereren. Het vermogen kan opgeslagen worden en gebruikt worden om hele kleine apparaatjes aan te drijven. Wellicht kan het vlies ook gebruikt worden om op veel grotere schaal energie te genereren, bijvoorbeeld door het vlies boven meren of rivieren te hangen. Een andere interessante optie is: kleding. Door het vlies in kleding te plaatsen kan het verdampt zweet gebruiken om energie op te wekken. Die energie kan dan weer kleine sensoren aandrijven.