Människor bygger dammar och enorma turbiner för att omvandla energin från vattenfall och tidvatten till elektricitet. För att producera vattenkraft i mycket mindre skala, Kinesiska forskare har nu utvecklat en lätt kraftgenerator baserad på nanorörsfibrer i kol som är lämpliga för att omvandla även energin från blod som strömmar genom kärl till elektricitet. De beskriver sin innovation i tidskriften Angewandte Chemie .

I tusentals år, människor har använt energin från rinnande eller fallande vatten för sina ändamål, först med att driva mekaniska motorer som vattenkvarnar, sedan att generera elektricitet genom att utnyttja höjdskillnader i landskapet eller havsvatten. Att använda naturligt rinnande vatten som en hållbar kraftkälla har fördelen att det (nästan) inte finns något beroende av väder eller dagsljus. Även flexibel, små kraftgeneratorer som utnyttjar flödet av biologiska vätskor är tänkbara. Hur ett sådant system skulle kunna fungera förklaras av en forskargrupp från Fudan University i Shanghai, Kina. Huisheng Peng och hans medarbetare har utvecklat en fiber med en tjocklek på mindre än en millimeter som genererar elektrisk kraft när den omges av rinnande saltlösning – i ett tunt rör eller till och med i ett blodkärl.

Konstruktionsprincipen för fibern är ganska enkel. En ordnad uppsättning av kolnanorör lindades kontinuerligt runt en polymerkärna. Kolnanorör är välkända för att vara elektroaktiva och mekaniskt stabila; de kan snurras och riktas in i ark. I de förberedda elektroaktiva trådarna, nanorörskivorna i kol täckte fiberkärnan med en tjocklek på mindre än en halv mikron. För elproduktion, tråden eller "fiberformad fluidic nanogenerator" (FFNG), som författarna kallar det, kopplades till elektroder och nedsänktes i strömmande vatten eller helt enkelt doppades upprepade gånger i en saltlösning. "Elektriciteten härleddes från den relativa rörelsen mellan FFNG och lösningen, " förklarade forskarna. Enligt teorin, ett elektriskt dubbelskikt skapas runt fibern, och sedan förvränger den strömmande lösningen den symmetriska laddningsfördelningen, genererar en elgradient längs den långa axeln.

Effekteffektiviteten för detta system var hög. Jämfört med andra typer av miniatyrenheter för energiskörd, FFNG rapporterades visa en överlägsen effektomvandlingseffektivitet på mer än 20 procent. Andra fördelar är elasticitet, inställbarhet, lättvikt, och endimensionalitet, erbjuder därmed möjligheter till spännande tekniska tillämpningar. FFNG kan göras töjbar bara genom att snurra arken runt ett elastiskt fibersubstrat. Om de vävs in i tyger, bärbar elektronik blir därför ett mycket intressant alternativ för FFNG-applikationer. En annan spännande tillämpning är skörden av elektrisk energi från blodomloppet för medicinska tillämpningar. De första testerna med grodnerver visade sig vara framgångsrika.