Onderzoekers in Michigan hijsen de zingende vlag

Nieuw materiaal

Flinterdunne FENG-plaatjes zetten elektrische energie om in bewegingsenergie en vice versa. Zo kan een vlag zingen en je schoen je mobiel opladen.

Het strijdlied van de Michigan State Spartans, het sportteam van de Michigan State University, schalt uit hun donkergroen-witte vlag.

Uit een vlag? Ja, onderzoekers van de universiteit demonstreerden hun 0,1 millimeter dunne, flexibele luidspreker door die te verwerken in een vlag. Het wonderlijke, platte apparaatje kan overigens ook dienst doen als microfoon. En energie van wandelende mensen oppikken, zodat ze al lopend hun mobiele telefoon opladen. De Amerikaanse onderzoekers publiceerden hun resultaten vorige week in Nature Communications.

Het apparaatje is een ferroelectret nanogenerator (FENG) die elektrische energie kan omzetten in bewegingsenergie en omgekeerd. Het bestaat uit een dun laagje siliconen met daarop laagjes van zilver en verschillende polymeren. Elk laagje bevat geladen deeltjes. Als er een elektrische stroom door het materiaal gestuurd wordt, trekken de laagjes samen en zetten ze uit, waardoor het plaatje gaat trillen. Zo wordt elektriciteit omgezet in beweging.

Geluid is bijvoorbeeld een vorm van bewegingsenergie. Het dunne FENG-apparaat kan die beweging omzetten in elektriciteit. Dan botsen geluidstrillingen tegen het plaatje aan, waardoor het ingedrukt wordt en er een elektrisch stroompje gaat lopen. Er is zelfs geen batterij of andere energietoevoer nodig. Het kan ook andersom: door elektrische stroom om te zetten in geluidstrillingen werkt het FENG-principe als luidspreker.

Er bestaan al langer zogenoemde piëzo-elektrische materialen die bewegingsenergie omzetten in geluid. Zo maken sommige gitaren gebruik van een piëzo-element om de trilling van de snaar om te zetten in een elektrisch signaal dat vervolgens naar een versterker gestuurd wordt. „Maar geen van deze materialen is zo dun en flexibel als FENG”, vertelt hoofdonderzoeker Nelson Sepulveda in een mail. „En FENG kan gebogen en gevouwen worden zonder dat de prestaties afnemen.”

In december demonstreerden de onderzoekers al dat met het plaatje energie opgewekt kon worden door erop te drukken of het te vouwen. Ze wekten energie op voor 20 LED-lampjes door met een handpalm op het materiaal te drukken. Ook maakten ze een flexibel, batterijloos toetsenbord. De onderzoekers willen het materiaal niet alleen verwerken in vlaggen en microfoons, maar ook in kleding of de hak van een schoen – zodat je al lopend je mobiele telefoon op kan laden.

Verder zou het verwerkt kunnen worden in elektronisch papier. „Iedereen is gefocust op de visuele aspecten van e-papier”, zegt Nelson Sepulveda. „Maar met FENG zou je tegen je flexibele e-papier kunnen praten en kan het iets terug zeggen.”

Binnen niet al te lange tijd krijgen we dus wellicht een elektronische krant die artikelen voorleest als je erom vraagt? Sepuvelda: „Ik denk dat het binnen twee jaar verwerkt kan worden in e-papier en soortgelijke systemen.”