Prikkeldraad voor gevorderden

Dit touw kan niet alleen opgespannen worden; het zorgt ook voor spanning ... Het produceert namelijk zelf elektriciteit. 

Dit is geen klassiek touw gemaakt van jute, maar van een nanofiber. Hier komt geen weefkunst aan te pas, maar spinnen onder hoog voltage: electrospinning. Een polymeeroplossing – met kunststof dus – wordt door een elektrisch veld in zeer fijne draden getrokken, die vervolgens worden opgevangen en gedraaid tot ze een spoeltje vormen. Dat legt postdoctoraal onderzoeker Fatemeh Mokhtari van de Eenheid Functionele Materialen bij Campus Groep T en Campus Brugge ons uit. 

Dit materiaal is piëzo-elektrisch, vervolgt Mokhtari. “Dat betekent dat dit materiaal bij mechanische vervorming – in dit geval uitrekken – elektrische spanning opwekt.” In de natuur bestaan er ook materialen met een piëzo-elektrisch effect: denk bijvoorbeeld aan de haarcelletjes in ons eigen binnenoor. Het slakkenhuis van ons binnenoor is gevuld met vloeistof en fijne haarcellen. Door de trillingen van geluidsgolven gaat de vloeistof bewegen, waardoor de haarcelletjes gebogen worden. Door die vervorming sturen de celletjes dan op hun beurt elektrische signalen naar de hersenen uit. 

Hier gaat het om een nanofiber – de diameter is 0,0003 tot 0,0006 millimeter – met bijgevolg ook een klein elektrisch vermogen. Maar de energie die je zo kan oogsten, kan genoeg zijn om kleine sensoren of apparaten te doen werken. “Smart wearables zijn een voorbeeld, denk aan sportkledij voorzien van een sensor, om bijvoorbeeld de hartslag of ademhaling van een atleet op te volgen. Er zijn ook medische toepassingen, zoals een cochleair implantaat of een pacemaker.” 

Zelf werkt Mokhtari onder andere ook aan dat laatste. Door de hartslagen worden de nanofibers in de pacemakers constant uitgerekt en bijeengeduwd. De weerkerende stretch zorgt voor elektrische spanning, waarmee de pacemaker aan de praat wordt gehouden. Mokhtari onderzoekt biogebaseerde alternatieven voor het polymeer, bijvoorbeeld op basis van cellulose of gelatine. En ze geeft de nanovezels in zo’n pacemaker nog een extra duwtje in de rug door zilverdeeltjes en flinters van het materiaal MXene toe te voegen: “Zilver is geleidend en bovendien ook antibacterieel. En MXene is een 2D-nanomateriaal dat de geleidbaarheid nog meer verhoogt.” Spannend onderzoek, op zijn zachtst gezegd. (if)

Lees meer op stories.kuleuven.be »