Forskare vid Chalmers tekniska högskola har utvecklat ett tyg som omvandlar kinetisk energi till elektrisk kraft. Ju större belastning textilen appliceras och ju blötare den blir, ju mer el genererar den. Resultaten är nu publicerade i Flexibel elektronik .

Chalmersforskarna Anja Lund och Christian Müller har utvecklat ett vävt tyg som genererar elektricitet när det sträcks eller utsätts för tryck. Tyget kan för närvarande generera tillräckligt med ström för att tända en LED, skicka trådlösa signaler eller köra små elektriska enheter som en fickkalkylator eller en digital klocka. Tekniken är baserad på den piezoelektriska effekten, som resulterar i generering av elektricitet från deformation av ett piezoelektriskt material, som när den sträcks ut. I studien, forskarna skapade en textil genom att väva ett piezoelektriskt garn tillsammans med ett elektriskt ledande garn, som krävs för att transportera den alstrade elektriska strömmen.

"Textilen är flexibel och mjuk och blir ännu mer effektiv när den är fuktig eller våt, ", säger Lund. "För att visa resultaten från vår forskning använder vi en bit av textilen i axelremmen på en väska. Ju tyngre vikt packad i väskan, och ju mer av väskan som består av vårt tyg, ju mer elektrisk kraft vi får. När vår väska är lastad med tre kilo böcker, vi producerar en kontinuerlig effekt på fyra mikrowatt. Det räcker för att intermittent tända en LED. Genom att göra en hel väska av vår textil, vi kunde få tillräckligt med energi för att överföra trådlösa signaler."

Det piezoelektriska garnet består av 24 fibrer, var och en tunn som ett hårstrå. När fibrerna är tillräckligt fuktiga, de blir inneslutna i vätska och garnet blir mer effektivt, eftersom detta förbättrar den elektriska kontakten mellan fibrerna. Tekniken är baserad på tidigare studier av forskarna där de utvecklat de piezoelektriska fibrerna, som de nu har lagt till ytterligare en dimension.

"De piezoelektriska fibrerna består av ett piezoelektriskt skal runt en elektriskt ledande kärna, "Det piezoelektriska garnet i kombination med ett kommersiellt ledande garn utgör en elektrisk krets kopplad i serie." Tidigare arbete av forskarna kring piezoelektriska textilier har hittills främst fokuserat på sensorer och deras förmåga att generera elektriska signaler genom tryckkänslighet. Att använda energin för att kontinuerligt driva elektroniska komponenter är unikt.

"Woven textiles from piezoelectric yarns makes the technology easily accessible and it could be useful in everyday life. It's also possible to add more materials to the weave or to use it as a layer in a multi-layer product. It requires some modification, but it's possible, " Lund says.

The researchers consider that the technology is, i princip, ready for larger scale production. It is now mainly up to industrial product developers to find out how to make use of the technology. Despite the advanced technology underlying the material, the cost is relatively low and is comparable with the price of Gore-Tex. Through their collaboration with the Swedish School of Textiles in Borås the researchers have been able to demonstrate that the yarn can be woven in industrial looms and is sufficiently wear-resistant to cope with the harsh conditions of mass production.