'Nanovezels voor kleding wekken elektriciteit op'

Aan de universiteit van Berkeley in het Amerikaanse Californië hebben onderzoekers organische nanovezels ontwikkeld die in kleding verwerkt kunnen worden. Door simpelweg te bewegen kan de drager ervan elektriciteit opwekken.

De energie wordt opgewekt dankzij het piëzo-elektrisch effect, dat mechanische beweging kan omzetten in elektriciteit, en vice versa. De nanovezels die door de onderzoekers van Berkeley werden ontwikkeld, bestaan uit polyvinylideenfluoride, kortweg pvdf genoemd. Het materiaal is organisch van aard en zou daardoor beter geschikt zijn mechanische slijtage te weerstaan dan vergelijkbare, maar anorganische materialen. De nanovezels, met een diameter van ongeveer 500 nanometer, konden een rektest van honderd minuten zonder prestatievermindering doorstaan.

De pvdf-vezels bleken in tests met prototypes 5 tot 30 millivolt en 0,5 tot 3 nano-ampère op te kunnen wekken. Daarbij bleek de gemeten efficiëntie van het omzetten van mechanische in elektrische energie gemiddeld 12,5 procent te bedragen, met uitschieters tot ruim twintig procent. Vergelijkbare manieren om energie op te wekken haalden maximaal de helft van dat rendement.

Dat is onder meer aan de plaatsing van de vezels te danken: door middel van een speciaal procedé werden de pvdf-vezels in kop-staart-formatie op 50 micrometer van elkaar geplaatst, waardoor een rooster-patroon ontstond. Door de vezels te verkleinen, denken de onderzoekers het energie-opwekkend vermogen verder te verbeteren.

Reacties (73)

Heel cool. Vraag me alleen af wat je hier precies mee wilt. Al hoewel, heel erg handig als je batterij van je laptop op is, kan je het opladen door te lopen. Maar toch, 5 à 30 millivolt klink niet alsof je daarmee een laptop op kan laden.
Nu maar hopen dat deze techniek steeds beter wordt, dan kunnen we er nog eens een keer wat mee Maar toch zie ik meer in de tegels die stroom opwekken, waarmee steden kunnen gevoed worden: http://www.telegraaf.nl/d...en_met_vloertegels__.html

Die vloertegels zijn helemaal niet goed voor het milieu: het betekent dat lopen moeilijker wordt (je zakt iets weg), en als je bedenkt dat elke joule op je bord 17 joule (fossiele) energie heeft gekost (bron: Miller: Living in the Environment, data uit de VS), zie je dat energie opwekken met menskracht zeker niet milieuvriendelijk is.

Die vloertegels zijn helemaal niet goed voor het milieu: het betekent dat lopen moeilijker wordt (je zakt iets weg), en als je bedenkt dat elke joule op je bord 17 joule (fossiele) energie heeft gekost (bron: Miller: Living in the Environment, data uit de VS),

Ligt er maar net aan hoe je het ziet.
Met die tegels hergebruik je die enerie. Maar zonder die tegels gebruiken we die energie nog steeds en kunnen we geen nieuwe energie opwerken.

Dat betekend ff een rekensom
Dat 17 joul per bord dat je eet. Alleen energie op levert voor je zelf.

Nu met die tegels eet je je 17 joul per bord en die energie wordt omgezet in beweging die we weer opvangen met die tegels.
Als dat alleen maar 5 joul zou zijn betekend dat je 18 joul hebt gewonnen van fossile brandstof die je toch gebruikt en 5 hergebruikt dat brent het totaal naar 23 joul.

Dat is toch best indrukwekkend.

Het is niet 17 joule per bord eten, maar het kost 17 joule om 1 joule voedsel voor jou te maken, dat verschilt nogal Elke joule die het jou meer kost om te lopen, is dus verspilling. Die energie voor zo'n bushokje kunnen ze dan nog beter fossiel opwekken.

In het "westen" zou dat toch gewoon een conversie van vet naar bruikbare energie betekenen

Ligt er maar net aan hoe je het ziet.
Met die tegels hergebruik je die enerie. Maar zonder die tegels gebruiken we die energie nog steeds en kunnen we geen nieuwe energie opwerken.

Nee, dat klopt niet. Het kost voor mensen namelijk meer energie om over deze tegels te lopen dan over normale tegels.

Vergelijk het met lopen over een laagje sneeuw; daarin zak je ook een beetje weg, en dat kost je ook meer energie. Als mensen lopen, dan hergebruiken ze een groot deel van de energie die bij het neerzetten van de voet verloren zou kunnen gaan door op de juiste manier terug te veren (bron). Als je bij elke stap wegzakt, dan wordt dit proces minder efficient en kost het dus meer energie om te lopen.

Je zou die tegels ook kunnen zien als een helling; Als elke tegel 5mm wegzakt, dan moet je bij elke stap dus op een tegel stappen die 5mm hoger ligt dan de tegel waar je nu op staat. Er van uitgaande dat een gemiddelde stap 1 meter is (en dat is optimistisch), dan is het dus net alsof je tegen een helling van 0.5% op loopt. Als je een kilometer over zulke tegels loopt, dan heeft het je de energie om 5 meter omhoog te lopen extra gekost.

Het is een compleet andere vraag of dit slecht is of niet, maar mensen moeten niet doen alsof die tegels energie vanuit het niets toveren

Die vloertegels zijn helemaal niet goed voor het milieu: het betekent dat lopen moeilijker wordt (je zakt iets weg), en als je bedenkt dat elke joule op je bord 17 joule (fossiele) energie heeft gekost (bron: Miller: Living in the Environment, data uit de VS), zie je dat energie opwekken met menskracht zeker niet milieuvriendelijk is.

Dat kan natuurlijk nooit voor iedereen kloppen. Het voedsel van mensen die veel vlees eten heeft veel meer energie (en o.a. water) gekost om te produceren dan het voedsel van vegetariërs. Bovendien is een beetje extra beweging helemaal niet erg voor de meeste mensen.

Nou dat wegzakken valt reuze mee. Hier kun je lezen dat je maar 5mm wegzakt, das niet veel. Vijf tegels zijn volgens dat artikel genoeg om een bushokje de hele nacht te voorzien van energie.
De tegels lichten op om mensen uit te nodigen om er op te gaan staan. Dit oplichten verbruikt maar 5% van de opgewekte energie, de rest wordt opgeslagen.
In een druk winkelgebied, zijn de tegels na minder dan 5 uur vol. Deze energie kan zo gebruikt worden. Je had er ook geen energieopwekkende tegels neer kunnen leggen, en dan was de energie helemaal verloren gegaan.

Je kunt je echter afvragen of je dit soort groene tegels in je straatbeeld wilt.

De meeste mensen eten niet afhankelijk van hoeveel energie ze hebben verbruikt, maar hoeveel ze lekker vinden. Hoe denk je anders dat er mensen zijn die aan 200kg komen? Ze eten meer dan ze verbruiken.

Als dit ervoor zorgt dat mensen meer energie verbruiken tijdens het lopen, zorgt dat er eerder voor dat ze minder aankomen/meer afvallen dan ze anders zouden doen, denk ik.

Het is natuurlijk onzin om die 17 joule als fosiele brandstof voor de tegel te rekenen. Dat kan je alleen doen als je de tegels in een "hamster-wiel" legt waarin je mensen laat lopen enkel en alleen om energie op te wekken.

Kijk eens hoeveel mensen op stations of in winkelcentra lopen. Die lopen daar toch al, ongeacht of er energie opwekkende tegels liggen of niet. Gooi daar van deze tegels neer en er wordt energie opgewekt. Dat daarmee het publiek iets meer energie verbruikt is niet zo erg, beter op deze manier dan het voor jan met de korte achternaam te verstoken tijdens het sporten ...

Klopt, maar Televaag lezers geloven nou eenmaal graag in perpetuum mobile.

OT: Ik heb liever dat ze kleding uitvinden dat geen elektriciteit opwekt. Met dit weer knettert alles.

Ik vind deze opmerkingen wel een beetje kort door de bocht. Het gaat hier om bewegingen die je toch al maakt en het afgenomen vermogen is dusdanig klein dat je het nauwelijks merkt.
De meeste mensen eten bovendien meer dan genoeg en hebben ook wel wat extra energie opgeslagen(in het westen.. dat wel) .
Jullie beweren dat je maar beter niet moet gaan sporten/extra bewegen want door de energie die je verbrand belast je het milieu. Ik denk dat als je alleen maar naar de energiebalans kijkt je een beetje beperkte blik toont. Mensen moet ook bewegen, anders krijg je weer gezondheidsproblemen enzo
Ik ben het eens dat energie opwekking dmv mensen zeker geen oplossing voor het energieprobleem is, maar om dit soort initiatieven comleet af te schrijven vind ik wat ver gaan. Gaan fietsen ipv van auto/bus/trein is daar toch een mooi voorbeeld van


Ontopic:
Ik vind dit wel een leuk idee, kan je trui mooi je mobiel opladen .

Het gaat hier om een klein stukje stof, een hele jas hiervan wekt natuurlijk alweer wat meer op, al is het niet schokkend veel (lees: niet genoeg voor laptop opladen)... maar k denk dat dit soort hoeveelheden stroom misschien juist weer goed toepasbaar zijn op andere nano technologieën...

Je moet niet met je jas een electrische auto willen opladen of dat soort onzin.. je moet eerder denken aan dat spullen zichzelf kunnen voeden.. dus een straatlamp die overdag met zonnecellen batterij oplaadt en er hele avond mee kan branden.

Een walkman die op basis van beweging van jogger werkt, zonnebril dat met zonneenergie lichter of donkerder wordt (bestaat al, maar dat je electrisch ook doorzichtigheid kunt aanpassen naar wens, of met radio), etc.

Dingen die dus hun eigen functies kunnen onderhouden.. bij een jas kun je denken aan interne verwarming zodat je in de winter, al bewegend, extra warm kunt krijgen en met mini thermostaat de gewenste temperatuur kan instellen. In de zomer misschien zelfs koelen.

Ik ben bang dat je voor warmte toch echt wat meer prik nodig hebt dan een paar Watt. Het is nou juist het meest energieverslindende proces. Kan je beter een goeie isolatie nemen.

Dit klinkt eerlijk gezegd niet erg handig voor iets, misschien om een condensatortje op te laden, kan je flitslampjes maken op veiligheidsjackets ofzo, maar veel andere dingen zal het niet kunnen laten werken, hoogstens de accu van een klein apparaat .

[Reactie gewijzigd door Lolandros op 15 februari 2010 22:46]

Toch 1 reactie. In de zomer als het warm is, ga je echt niet lopen met een jas. Niemand doet dat.

Jawel.. hier in nederland misschien niet maar in de woestijn wel. Dit soort tech is volgens mij ontzettend goed inzetbaar voor bivakkeren in sneeuw of woestijn omgeving. Bv militaire operaties. Ik moet gelijk denken aan de stillsuits van frank herberts dune. Die wekken alleen geen energie op maar behouden en recyclen je lichaamsvocht. dit in combinatie met energie opwekking zou een geweldig survival suit kunnen worden.

Als die jas zilverkleurig is en de zonnewarmte dus goed reflecteert, en bovendien aan de binnenkant koelt - dan trek ik die zeker aan! En van het opgevangen condens kan men, na energieopwekking door waterkracht ook een brandstofcel voeden (of tot waterstof splitsen).

schokkend veel..
*gniffel*

denk dat je het ook meer moet zoeken in apparatuur die erg weinig verbruikt, lijkt mij niet echt geweldig in kleding van 220 volt rond te lopen

alsnog een laptop heeft als input meestal 12/19 volt.
dus dat is niet bepaald dodelijk te noemen.

hoedanook als ik een accutje op kan laden van mijn telefoon.
of nog mooier via inductie mijn telefoon op kan laden in mijn broekzak....
dat zou erg fijn zijn

10.000 volt is ook niet bepaald dodelijk te noemen. Want het is niet het voltage dat dodelijk is, maar wel het amperage. 30 miliamper rechtstreeks door het hart kan al dodelijk zijn, maar aangezien de huid een hogere weerstand heeft gaan we daar niet veel van voelen.

De frequentie speelt ook een rol ivm de penetratie van de stroom. Bij hoge frequenties gaat de stroom over de huid.

Kleine correctie, het is al een tijdje 230 Volt.

Theoretisch 230 volt in de praktijk vaak 228

Het is een leuke techniek maar ik denk dat het te weinig energie op levert om als consument echt iets aan te hebben.

Er zijn ook andere toepassingen in ontwikkeling waarbij je kleding zelf een soort bio-monitor is vol met sensoren die je lichaam in de gaten houdt. Zie hier bijvoorbeeld: http://www.textronicsinc.com/ of http://www.fibre2fashion....e-electronic-clothes1.asp.

Joggen + MP3spelers...

Hmmm... denk dat nike of adidas hier wel wat in ziet...

Ingebouwde stappen meter zonder batterij in je trainings broek bvb

Misschien kunnen hier op gegeven moment dingen als hartslagmeters of horloges mee gevoed worden, vooral nuttig voor hardlopers in het eerste geval, maar veel meer zal je hier denk ik niet uitkrijgen.

Voor horloges bestaat er al behoorlijk lang de "Kinetic"-serie van Seiko die je bewegingen gebruikt om de horloge op te laten werken.

Misschien ook handig voor pacemakers?

Je kan toch immers de energie via inductie draadloos overbrengen?

En wat is daar voor pacemakers nou precies handig aan dan? Pacemakers moeten het hebben van een betrouwbare bron. Batterijen zijn betrouwbaar genoeg gebleken.

..

[Reactie gewijzigd door Aham brahmasmi op 14 februari 2010 11:55]

En wat als de kleding gewassen wordt ? Ik neem aan dat je deze ooit eens moet wassen omdat deze vies worden en zoveel water en rotages lijken me nu niet bepaald bevorderend.

Lol. Voor je je broek wast steek je je mobieltje in je broekzak en die komt er opgeladen terug uit. (als alles waterdicht is teminste )

Ik heb het niet aan staan, maar je krijgt van mij bij deze wEl een ONtopic +1
De handwasjes frequentie zal wel toenemen met dit soort kledij , of iets met ingebouwde ultrasone-golf-wassen of zo.

daar zeg je wel wat, hoe vaak zou je je truitje kunnen wassen voordat het geen elektriciteit meer opwekt?

of zou je met voldoende van deze kleding je wasmachine kunnen laten draaien

[Reactie gewijzigd door proatjeboksem op 14 februari 2010 13:20]

Ik dacht dat de toepassing van nanovezels in kleding net zo schadelijk is als het dragen van astbestweefsel. Denkend aan het risico van fullereeen (holle nano-koolstofbuisjes).

Alles hangt af van de vorm van de nanobuisjes. Sommige vormen (o.a. die die ljiken op asbest) zijn i.d. kankerverwekkend. Maar ik vermoed dat ze dat wel zullen weten...

erg leuk, maar het wekt wel erg weinig elekriciteit op....

Nu gaat het nog om de techniek die ze gebruiken, in het begin zal het natuurlijk
niet veel elektriciteit opleveren maar nu kunnen ze zich daarop richten.

Dit is wel een gave ontwikkeling, als dit er door komt heb je straks geen lader meer nodig voor je mobiele telefoon maar kan je hem gewoon in je broekzak opladen.
Misschien kan er ook een kleine accu in je kleding dan worden verwerkt voor het aansturen van tal van andere apparaten of een buffer voor als je niets oplaad.
Het enige wat ik me afvraag is of kleding die massaal uit deze draden gemaakt is niet stug wordt. De energie die nodig is om elektriciteit op te wekken wordt uit mechanische energie oftewel beweging gemaakt, dus lijkt mij het omdat je deel van je mechanische energie kwijtraakt het bewegen zwaarder wordt of is hier een denkfout van mij?

Edit:
De energie die hiermee opgewerkt kan worden kan best veel zijn hoor. 1 draad van bijv (er staat niet in het artikel hoe lang de draden waren dus dit is een gok) 5000nm kan laten we zeggen 20 mV opwekken, als je er 250 in serie zet heb je al 5V en heb je een afstand van slechts 1250 µm afgelegd. Als je daarnaast er per 5 µm er 1 naast elkaar legt kan je op 1mm² 160 parallele paren leggen, dit komt neer op 0.32µA op 5V per vierkant millimeter. Als je meer van dit soort cellen over je kleding legt komt je toch snel op een respectabele energie.

Edit2:
Willem2809 je hebt helemaal gelijk er hoort 5000nm te staan, had wel met de goede waardes gerekend.

[Reactie gewijzigd door Lethalshot op 15 februari 2010 11:14]

1 draad van bijv (er staat niet in het artikel hoe lang de draden waren dus dit is een gok) 50nm kan laten we zeggen 20 mV opwekken, als je er 250 in serie zet heb je al 5V en heb je een afstand van slechts 1250 µm afgelegd. Als je daarnaast er per 5 µm er 1 naast elkaar legt kan je op 1mm² 160 parallele paren leggen, dit komt neer op 0.32µA op 5V per vierkant millimeter.

In het artikel staat dat de diameter al 500nm is, ik neem aan dat de lengte dan zeker geen 50 nm zal bedragen

Dit is vooral een goede militaire toepassing. De moderne soldaat krijgt steeds meer elektronische hulpmiddelen en deze moeten ook allemaal voorzien worden van stroom. Vaak gebeurd dit dmv accu's die een militair met zich mee moet slepen.

Als dit soort kleding als militaire kledij zou worden toegepast dan zouden de accu's verkleind kunnen worden waarna de kleding deze weer zou kunnen opladen. Dat zou in gewicht kunnen schelen. Misschien, doordat de kleding op nano vezels is gebasseerd, zou hiermee ook wel intelligent kleding kunnen worden ontwikkeld. In de toekomst, mits de verder is ontwikkeld, zou een militair dus kleding kunnen dragen die de kleur en patroon aanneemt van zijn omgeving.

Dit dan in een verre toekomst maar het is heel goed mogelijk

Wounded and left behind due to no-more-energy?
Kan je niet echt bewegen omdat je onderbeen er af ligt, in schock bent, kom je ook nog zonder stroom.
Ingebouwde defibrilator is dan wellicht handig :-) dan kan iedereen het (defibrileren) met 1 druk op een knoppie.

Mooie uitvinding maar of we er beter van worden?

Een mooi magnetisch veldje dat heel de dag strak om je lijf zit? gezond?
Polyvinylideenfluoride, wat als je trui versleten is, of meer realistisch, je bent ze beu.. lekker veel fluor verbindingen, laten we vooral zorgen dat je trui niet in het milieu terecht komt... Tijdens het wassen komen die deeltjes ook sowieso in het water terecht enz..

Misschien nuttig voor de een of andere militaire toepassing, of misschien om hele grote vlaggen van te maken die je dan ergens ophangt om een gezin van energie te voorzien (maar daar hadden we al windmolens voor...), maar een echt nuttige toepassing heb ik hier nog niemand weten bedenken.

Tegen de tijd dat dit op punt staat, bestaan er waarschijnlijk al piepkleine oneindig heroplaadbare batterijen : hetzelfde resultaat, en je haalt ze uit je trui de dag dat je ze beu bent en stopt ze in een nieuwe.

1.kom niet in de buurt van computers
2.stoort op radiozenders
3.het is maar 1x per jaar carnaval
4........

1. Waarom zou je je computer willen opladen met je kleding. Dat is totaal niet nodig.
2. Hoe kom je erbij dat het radiozenders stoort?
3. En wie zegt dat het alleen voor carnaval is?

Ik neem aan dat het sarcasme is, anders is het nogal lachwekkend kortzichtig

Niet opladen van je computer, maar ooit gehoord van statische elektriciteit? Dat kan nogal schadelijk zijn voor je PC.

Heb je kleding aan die energie opwekt? (Ik weet niet hoe ze dit opslaan)
Zou zomaar ook een vonk kunnen laten overslaan naar je PC, waardoor die echt kaduuk kan zijn.

Geld zo ook voor mobieltjes, laptops en eigenlijk alles. Niet dat je een deurklink aanraakt en geëlektrocuteerd wordt (ik weet, zo erg zal het ook niet zijn, maar het gaat om het idee). Vraag me dus af hoe ze dat voorkomen.

Rubberen handschoenen?

Heb je kleding aan die energie opwekt? (Ik weet niet hoe ze dit opslaan)
Zou zomaar ook een vonk kunnen laten overslaan naar je PC, waardoor die echt kaduuk kan zijn.

Ooit een wollen trui gedragen? Dat zal gevaarlijker zijn dan kleding met deze vezels.
Het lijkt me dat bij dit soort kleding de elektriciteit juist op een manier gebruikt wordt dat het een accu o.i.d. oplaadt en niet dat je simpelweg statische lading verzameld (zoals bij een wollen trui).

Yup i'm Captain Sarcasm

Hier volg ik hou in.
Niet echt vernieuwd noch functioneel