Een mobiele telefoon die je niet hoeft op te laden

Een mobieltje dat je niet hoeft op te laden. Hoe kan dat? Blijft de batterij dan altijd vol? Nee, dit nieuwe mobieltje heeft helemaal geen oplader of batterij meer nodig, hij laadt namelijk zichzelf op. Dit lijkt erg futuristisch, maar door onderzoek naar het toepassen van het Piëzo-elektrisch-effect in de nanotechnologie lijkt de mogelijkheid om elektronische apparaten die relatief weinig stroom verbruiken (mobieltjes) zichzelf te laten opladen een stap dichterbij te zijn gekomen.

Een mobiele telefoon die zichzelf oplaadt, door de geluidsgolven die de gebruiker ervan produceert. Dit futuristische idee komt een stap dichterbij door recent onderzoek van Tahir Cagin, een professor aan de Texas A&M Universiteit. Cagin focust zich in zijn onderzoek vooral op de nanotechnologie, zijn specialiteit. Hij gebruikt bij zijn onderzoek materialen die binnen de wetenschap bekend staan als 'Piëzo-elektrische' materialen. Door het gebruik van Piëzo-elektrische materialen op nano-schaal komt hij tot significante ontdekkingen. Zijn ontdekkingen zouden van grote invloed kunnen zijn op het onderzoek naar het ontwikkelen van apparaten die zichzelf opladen, en dus geen vervangbare- of oplaadbare accu's of batterijen meer nodig hebben.

Hoe kan een apparaat zichzelf opladen?

Het Piëzo-elektrisch-effect
Piëzo-elektrische materialen zijn materialen die onder bepaalde vormen van druk een elektrische spanning kunnen opleveren. Voorbeelden van piëzo-elektrische materialen zijn kristallen en ook bepaalde soorten keramiek (waaronder bot). Het woord piëzo is afgeleid van het Griekse woord piezein, dat drukken betekent.

Door wie werd het piëzo-elektrisch-effect uitgevonden
Het piëzo-elektrisch effect werd aan het einde van de 19e eeuw uitgevonden door de broers Pierre Curie en Jacques Curie. Zij kwamen er achter dat een elektrische spanning een bepaald effect (bv een buiging) kan hebben op de vorm van bepaalde (piëzo-elektrische) materialen. Gabriel Lippmann verfijnde hun onderzoek, en kwam er een jaar later, in 1881, achter dat dit effect ook omgekeerd geld. En dat je dus door het buigen van bepaalde (piëzo-elektrische) materialen een elektrische spanning kunt veroorzaken.

Toepassingen van piëzo-elektrische materialen
Het piëzo-elektrisch-effect wordt in vele toepassingen gebruikt waarbij een kleine hoeveelheid stroom nodig is. De meest bekende en misschien ook wel de meest gebruikte toepassing is de elektrische gas-aansteker. Hierbij ontstaat door het indrukken van een knop een druk op een klein stukje piëzo-elektrisch kristal waardoor er een kleine hoeveelheid spanning vrijkomt, welke op zijn beurt zorgt voor een vonk. Wanneer de vonk vervolgens in contact komt met het gas ontstaat er een vlam.

Ook in vele andere toepassingen worden piëzo-elektrische materialen gebruikt om een bepaalde hoeveelheid elektrische spanning op te wekken. Voorbeelden zijn inkjet-printers, pick-up elementen en luidsprekers.

Al in de 1e en 2e wereldoorlog gebruikte men piëzo-elektrische materialen voor bepaalde toepassingen die in het leger gebruikt werden. Op dit moment is men in Amerika aan het onderzoeken of men door het aanbrengen van piëzo-elektrische materialen in de schoenen van soldaten, bepaalde apparaten die soldaten bij zich dragen zichzelf kan laten opladen. Door de druk die er ontstaat bij het lopen, worden deze bepaalde apparaten dan opgeladen. De schoenen bleken echter te oncomfortabel om op te kunnen lopen.

In Rotterdam heeft men wel slim gebruik weten te maken van de druk die mensen met hun voeten uitoefenen. De Rotterdamse discotheek 'Watt' wekt namelijk stroom op door het gebruik van piëzo-elektrische materialen in de vloer. Hoe intenser de mensen dansen, hoe intenser de verlichting. Ook in andere gelegenheden waar veel mensen lopen kijkt men of men door gebruik te maken van het piëzo-elektrisch-effect stroom op kan wekken. Denk hierbij bijvoorbeeld aan treinstations.

Hoe kan het piëzo-elektrisch-effect worden toegepast bij een mobiele telefoon

Cagin is vooral gespecialiseerd in nanotechnologie. Niet voor niets heeft hij in het verleden de prestigieuze Feynman prijs op het gebied van de nanotechnologie gewonnen.

De nanotechnologie
De nanotechnologie maakt het mogelijk dingen te onderzoeken op minuscule schaal; de zogenaamde nano-schaal. Een nanometer is een microscopische meet-eenheid, die een miljardste van een meter vertegenwoordigt. Atomen en moleculen worden doorgaans gemeten in nanometers. Een haar van een mens is ongeveer 100.000 nanometer dik.

Cagin en zijn collega's van de universiteit van Houston hebben uitgevonden dat piëzo-elektrische materialen gefabriceerd in een heel erg klein formaat, 21 nanometer, kunnen zorgen voor een energie toename van wel 100%. Deze uitvinding is belangrijk voor de ontwikkeling van apparaten die zichzelf kunnen opladen. Want apparaten die relatief weinig stroom verbruiken, zoals mobiele telefoons, laptops en andere computer gerelateerde apparaten bevatten vaak onderdelen die worden gemeten in nanometers, en dus heel erg klein zijn.

Geluidsgolven omzetten in elektriciteit
Door velen minuscule deeltjes, met de grootte van een paar nanometer, te laten trillen zou je , er vanuit gaande dat de theorie en de resultaten van het onderzoek van Cagin kloppen, energie kunnen opwekken. Denk bij deze deeltjes voor het gemak aan hele dunne haartjes (100.000 maal zo klein als een mensenhaar). Met deze energie zou een apparaat zichzelf langzaam kunnen opladen. Hoe zou je deze minuscule haartjes dan kunnen laten trillen? Deze minuscule haartjes zou je kunnen laten trillen door de geluidsgolven die worden geproduceerd wanneer je praat. Op deze manier laad je je mobiele telefoon dus op door te bellen...

Dit zou een belangrijke ontwikkeling betekenen in het opwekken van energie, want eigenlijk wek je op de deze manier dus stroom op door stroom te gebruiken!

Hoe lang duurt het nog voordat je je telefoon niet meer op hoeft te laden?

Piezo-elektrisch onderzoek op nano-schaal is een relatief nieuwe tak van de wetenschap, en terwijl er zich nieuwe ontwikkelingen blijven voordoen, lopen we steeds tegen nieuwe complicaties aan, zo zegt Cagin.
Je moet je voorstellen dat je, in plaats van met materialen ter grootte van mobiele telefoons, ineens gaat werken met materialen ter grootte van een haar, zo zegt hij. Deze hele kleine materialen, lijken veel meer invloed te ondervinden van omgevingsfactoren. Met deze veranderingen zullen we moeten leren omgaan, zo zegt hij.

Maar, zo zegt hij ook, de resultaten die we tot nog toe hebben gezien zijn veelbelovend. Dus misschien is het tijdperk van de oplaadbare batterij wel bijna voorbij, en hoeven we binnen een aantal jaar onze mobiele telefoon nooit meer op te laden... © 2008 - 2009 Kalam, gepubliceerd in Techniek (Wetenschap) op 09-12-2008, laatst gewijzigd op 15-12-2008. Het auteursrecht van dit artikel ligt bij de infoteur. Zonder toestemming van Kalam is vermenigvuldiging van dit artikel verboden. Meer...

Verwante artikelen

• Tips bij een snel oprakende telefoonaccu: Iedereen maakt het wel eens mee, je verwacht een belangrijk telefoontje, maar de batterij van je mobiele telefoon is alweer bijna op, wat helpt om je accu langer opg…
• Help mijn mobiele telefoon is nat geworden, wat nu?: Een ongelukje is gauw gebeurd, zo ook met je mobiele telefoon. Vaak heb je hem in een borstzakje of broekzak en kan hij er gemakkelijk uitvallen. Wanneer…
• Download gratis Ringtones: Het Internet is afgeladen met gratis zaken, ook ringtones horen daarbij. Het enige wat je nodig hebt is een browser om duizenden gratis ringtones voor elk type mobiele telefoon te…
• Mobiel bankieren en mobiel betalen: Nog maar weinig mensen hebben geen mobieltje bij zich tegenwoordig. En de mogelijkheden worden steeds uitgebreider. Nu ook mobiel bankieren en betalen. Zorg wel dat je je…
• Rabo mobiele portemonnee Betalen per sms: De Rabobank is met een nieuwe dienst op de markt gekomen. Het is nu mogelijk om een betaling te doen door middel van een sms berichtje. Het maakt niet uit waar je be…