Elke dag lopen, rijden we, steken we straten en trottoirs over zonder te denken dat onder onze voeten – of onder de wielen van auto’s – een enorme hoeveelheid mechanische energie vrijkomt die eenvoudigweg verspild wordt. Druk, trillingen, voortdurende compressies: een onzichtbaar erfgoed dat we tot nu toe zelden op een echt effectieve en langdurige manier in elektriciteit hebben weten om te zetten.
Dit is waar een ontdekking binnenkomt die de manier zou kunnen veranderen waarop we ons duurzame infrastructuur en materialen van de toekomst voorstellen. Een team van de RMIT University heeft een piëzo-elektrische nylon-11-film ontwikkeld die elektriciteit kan opwekken wanneer deze wordt samengedrukt, gebogen of blootgesteld aan trillingen, en zijn prestaties behoudt, zelfs nadat hij herhaaldelijk is samengedrukt door het gewicht van een auto.
Ja, je leest het goed: hij blijft energie produceren, zelfs nadat er een auto voorbij rijdt.
Hoe nylon elektriciteit produceert
De technologie is gebaseerd op het principe van piëzo-elektriciteit, een al lang bekend natuurkundig fenomeen waarbij sommige materialen een elektrische lading genereren wanneer ze mechanisch worden belast. Het is hetzelfde mechanisme dat we vinden in kwarts, in sommige technische keramiek en zelfs in de botten van ons lichaam.
Het probleem is tot nu toe altijd hetzelfde geweest: veel plastic materialen die beweging in energie kunnen omzetten, zijn te kwetsbaar om intense en herhaalde stress te weerstaan, zoals die van een drukke weg of een stedelijk oppervlak dat onderhevig is aan voortdurende passage.
De groep onder leiding van de vooraanstaande professor Leslie Yeo en dr. Amgad Rezk besloot rechtstreeks in te grijpen op de moleculaire structuur van het materiaal. De keuze viel op nylon-11, een variant die geschikter is voor het opwekken van elektriciteit dan de meer gebruikelijke nylons, op voorwaarde dat de moleculen correct zijn uitgelijnd.
Tijdens de stollingsfase pasten de onderzoekers hoogfrequente geluidstrillingen toe in combinatie met een gecontroleerd elektrisch veld, waardoor ze de moleculen op microscopisch niveau konden herschikken. Het resultaat is een dunne, flexibele en verrassend sterke film, die elke keer dat hij wordt samengedrukt of gevouwen energie kan produceren.
De eerste auteur van het onderzoek, promovendus Robert Komljenovic, legde uit dat deze films hun vermogen behouden om beweging in elektriciteit om te zetten, zelfs na extreme stress, waaronder herhaaldelijk passeren van een auto.
Slimme wegen en zelfaangedreven wearables: wat kan veranderen
De mogelijke toepassingen zijn allesbehalve theoretisch en spreken rechtstreeks tot ons heden. Stel je voor dat sensoren die in het asfalt zijn geïntegreerd, de voertuigdruk kunnen benutten om het verkeer in realtime te monitoren, zonder externe batterijen en zonder de noodzaak van continu onderhoud. Elke doorgang zou een energiemicrobron worden die detectie- en datatransmissiesystemen van stroom kan voorzien.
Op dezelfde manier zou dit piëzo-elektrische nylon ruimte kunnen vinden in draagbare apparaten, slimme oppervlakken en stedelijke infrastructuren die in staat zijn de energie op te vangen die wordt gegenereerd door dagelijkse bewegingen. Lopen, rennen, trillen: gewone gebaren die worden omgezet in concrete bijdragen aan de energieproductie.
Het team benadrukt een cruciaal aspect voor de ecologische transitie: het ontwikkelde proces is schaalbaar en energie-efficiënt, een fundamentele vereiste voor grootschalige industriële adoptie. Het onderzoek, gepubliceerd in Nature Communications, vertegenwoordigt een stap voorwaarts in de richting van intelligente materialen die in het dagelijks leven worden geïntegreerd en die kunnen bijdragen aan de vermindering van de CO2-uitstoot zonder dat daar invasieve infrastructuur voor nodig is.
Deze innovatie nodigt ons uit om het idee van oppervlak te heroverwegen. Wegen, vloeren, stoffen en objecten kunnen actief en productief worden en een integraal onderdeel worden van een wijdverspreid energienetwerk dat vergroot wat we vandaag de dag verspillen.
Mogelijk bent u ook geïnteresseerd in:
