Um Wearables kontinuierlich mit Strom zu versorgen, haben Forschende des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) gemeinsam mit einem Team der ITP aus Weimar und dem Textilhersteller E. CIMA aus Spanien ein Material entwickelt, das unabhängig von externen Stromquellen die benötigte Energie liefert. Die intelligenten Textilien wandeln Körperwärme unter Nutzung thermoelektrischer Effekte in Strom um, der in einem Akku gespeichert werden kann. Die Gewebe können z.B. Smartwatches oder Fitnessarmbänder versorgen, die direkt am Körper getragen werden.

Wie funktioniert das?

Für die Energieerzeugung werden thermoelektrische Generatoren verwendet, welche die körpereigene Wärme in elektrische Energie umwandeln (Seebeck-Effekt). Dafür werden auf textilen Geweben Dünnfilmbeschichtungen in Form von aluminiumdotiertem Zinkoxid (Al:ZnO) als thermoelektrische Funktionsschicht aufgebracht. Durch Temperaturunterschiede zwischen der Hautoberfläche des Nutzers und der Umgebungstemperatur oder mittels Industrieabwärme konnten die Forschenden thermoelektrische Effekte mit Leistungen von bis zu 0,2μW messen.

Der erzeugte Strom ließe sich in einem Akku speichern, der dann den Energiebedarf von elektronischen Geräten für Gesundheit oder Sport deckt.

Was kann man damit machen?

Der thermoelektrische Effekt kann auch für die Kühlung mit elektrischer Energie genutzt und so für Kühlanwendungen und zur Temperaturregulierung eingesetzt werden (Peltier-Effekt). Mögliche Anwendungsgebiete wäre Schutzkleidung - zum Beispiel in der Stahlindustrie und für die Feuerwehr, die Medizin oder die Transportbranche. Bei Versuchen konnte durch Peltier-Kühlung ein Temperaturunterschied von bis zu 12°C nachgewiesen werden.

Die Projekte wurden im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWi) gefördert.