Een buigzame array van zinkoxide-nanodraadjes kan een spanning van 1,2 V leveren, en voldoende vermogen om een geminiaturiseerde pH- of UV-sensor te voeden. Binnen dit toepassingsgebied is het het eerste serieuze alternatief voor batterijen, zo suggereert Zhong Lin Wang (Georgia Institute of Technology) op de website van Nano Letters.

Er zijn in het verleden al heel veel plannen gemaakt om dat soort sensortjes op zeer grote schaal te verspreiden ten behoeve van de meest uiteenlopende meetprogramma’s. Ze zouden dan bijvoorbeeld draadloos met elkaar en met het thuisfront moeten communiceren. Dat soort ideeën zijn echter tamelijk kansloos wanneer in elke sensor een batterijtje zit dat na verloop van tijd opraakt.

Wangs generatortje kan dat bezwaar in principe wegnemen. Het levert spanning zolang het regelmatig wordt verbogen. Voor die buiging kun je in principe elke mechanische kracht gebruiken die je toevallig bij de hand hebt, van geluidsgolven of het getij tot de trilling van een machine of de buiging van een schoenzool.

De spanning wordt dan gegenereerd door een piëzo-elektrisch effect, dat optreedt als je de kristallijne zinkoxidedraadjes verbuigt. Dat is op zich niet nieuw. Wél nieuw is dat Wang en collega’s een manier hebben bedacht om duizenden van die draadjes permanent parallel te monteren, zodat ze samen een nuttige hoeveelheid elektrisch vermogen leveren.

Het komt er op neer dat Wang de draadjes eerst laat groeien op een goudsubstraat. Zijn ze lang genoeg, dan bedekt hij ze via spincoating met een isolerend laagje polymethylmethacrylaat. Met een zuurstofplasma etst hij vervolgens de toppen van de draadjes schoon. En op die toppen plaatst hij dan weer een plakje siliciumoxide, gecoat met platina. Dat laatste deel werkt als een zogeheten Schottkydiode en zorgt dat je een beetje redelijke gelijkspanning uit het geheel krijgt.

Het hoogste vermogen dat Wang er tot nu uit heeft weten te persen, bedroeg 2,7 milliwatt per kubieke centimeter. De piekspanning bedroeg 1,26 V, in principe voldoende om een batterij bij te laden.

bron: GeorgiaTech