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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Tragbare Batterie, dünn wie ein Stück Stoff |
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| | | Eine österreichische Forschergruppe hat eine "tragbare" Batterie entwickelt. Sie ist so flach und flexibel wie ein Stück Stoff und kann einfach in die Kleidung eingeknöpft werden. Damit rückt "Wearable computing" in greifbare Nähe. |
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Vision wird Realität |
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Tragbare Computer im wahrsten Sinne des Wortes sind der Traum vieler Entwickler. Ihre Vision ist es, Mobiltelefon, MP3-Player, Organizer, GPS, medizinische Überwachungsgeräte - und was der Mensch sonst noch alles an Computern mit sich herumtragen möchte - so klein zu machen, dass sie einfach in die Kleidung integriert werden können wie ein Modeaccessoire.
Das Problem bisher: die Batterien sind nicht in gleichem Maße geschrumpft, wie die Computer. Oft sind die tragbaren Stromlieferanten größer als die Geräte, die sie speisen sollen.
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Mit "Flat-bat" unterwegs |
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Die superflache Batterie "Flat-Bat", die von der Forschungsgesellschaft FWG Funktionswerkstoffe in Eisenstadt entwickelt wurde, funktioniert im Prinzip wie eine herkömmliche Batterie.
Durch ausgeklügelten Materialeinsatz haben die Forscher jedoch erreicht, dass die Batterie flach und flexibel sein kann und trotzdem die erforderliche Leistung bringt.
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Das Prinzip der Batterie
Eine Batterie wandelt chemische Energie in elektrische Energie um. Der elektrochemische Austausch findet statt, wenn drei Werkstoffe, nämlich Elektrodenmaterial, Elektrolyt und Elektronenleiter, zusammentreffen. In vielen Batterien werden als Elektrodenmaterial zwei verschiedene Metalle verwendet. Dabei gibt das unedlere Metall in einer den elektrischen Strom leitenden Flüssigkeit (dem Elektrolyt) Elektronen an das edlere Metall ab. |
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 Mehr Information über die Funktionsweise einer Batterie |
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Polyester und Metall |
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Das Kernstück der superflachen Batterie ist ein herkömmliches Polyestergewebe. Die kreuz und quer laufenden Fäden des Stoffes bilden kleine Mulden, die für die Herstellung der Batterie von besonderer Bedeutung sind.
Um Elektronen leiten zu können, muss das Polyestergewebe zuerst einmal in einem chemischen Verfahren mit einer hauchdünnen Metallschicht überzogen werden, die weniger als einen Tausendstel Millimeter beträgt.
Die Beschichtung muss lückenlos sein und das Gewebe trotzdem flexibel bleiben. Die Kombination der verschiedenen Chemikalien bestimmt die Art des Metalls und damit später den Batterietyp.
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Beliebige Größe und Form |
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In die kleinen Mulden des beschichteten Gewebes, das zum Beispiel mit Nickel überzogen ist, wird dann eine Russ-Dispersion gefüllt. Die winzigen Kohlenstoff-Partikel aus der Dispersion bilden das Elektrodenmaterial.
Größe und Form der Partikel können die Forscher nach Bedarf wählen. Damit ist es möglich, die Batterie je nach Anwendungszweck Maßzuschneidern.
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Maßgeschneiderte Batterien
"Wenn wir zum Beispiel ein Produkt mit hoher Leistung brauchen, dann werden wir unseren Stromableiter mit sehr kleinen Partikeln füllen. Wenn wir ein Produkt mit höherer Energiedichte brauchen, dann werden wir eher größere Materialien und mehr davon einfüllen. Also wir können beliebig die Batterieeigenschaften zuschneidern, und das Besondere daran ist auch, dass unser Ansatz unabhängig ist vom Typ der Batterie", sagt Martha Schreiber, Forschungsleiterin bei FWG Funktionswerkstoffe. |
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Zwei Stoffstücke als Batterie |
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Die fertige Batterie besteht aus zwei beschichteten Gewebestücken, die durch ein Papier, den sogenannten Separator, voneinander getrennt sind.
Der Separator wird mit in Wasser gelöstem Kaliumchlorid getränkt, das als Elektrolyt dient. Das Ganze wird dann in einen Polyesterbeutel unter Vakuum eingeschweißt.
An je einem Ende des Pakets steht ein Stück des Gewebes heraus, an dem ein Druckknopf befestigt wird. Der Drucker dient gleichzeitig als Stromkontakt und zum Einknöpfen der Batterie in die Kleidung.
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Der Trick der Flat-Bat |
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Das Gewebe zwingt die Kohlenstoff-Partikel in eine regelmäßige Anordnung. Die Partikelgröße beträgt maximal 500 Nanometer - das ist 140 Mal dünner als ein menschliches Haar. Auf kleinem Raum entsteht so eine große Oberfläche, an der die Bestandteile miteinander reagieren können.
Damit die flache Batterie unterwegs nicht nur Strom liefert, sondern auch gleich wieder aufgeladen werden kann, arbeiten die Eisenstädter Forscher bereits an einem Generator, der so klein sein wird wie eine Zündholzschachtel.
Sonja Bettel, Modern Times
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Mehr über die Flat-Bat erfahren Sie in Modern Times am 12.4.2002 in ORF 2 um 22:35. |
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Modern Times |
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01.01.2010 |
