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Papier im Handy

Technik|Digitales

Papier im Handy
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Papier kann sehr vielweitig eingesetzt werden. Irgendwann vielleicht als Batterie im Auto.
Sie soll leicht, klein und wiederaufladbar sein ? und nebenbei noch möglichst viel Energie speichern: US-Forscher sind der idealen Stromquelle einen großen Schritt näher gekommen. Sie haben einen Akku aus Papier hergestellt und damit in ersten Tests eine LED-Lampe zum Leuchten gebracht. Die Forscher um Yi Cui von der Stanford-Universität beschichteten dazu handelsübliches Druckerpapier mit Kohlenstoff-Nanoröhrchen ? winzigen schlauchförmigen Gebilden aus reinem Kohlenstoff ? und untersuchten die Eigenschaften des Materials. Ergebnis: Die Faserstruktur des Papiers sorgt nicht nur dafür, dass die Beschichtung besonders gut haftet, sondern sie macht das Papier auch zu einem sehr guten elektrischen Leiter. Auf dieser Grundlage schufen die Wissenschaftler eine Batterie, die extrem leicht und flexibel ist und sich problemlos wiederaufladen lässt. Sie hoffen, durch ihre Entdeckung beispielsweise Akkus für Fahrzeuge um bis zu 20 Prozent leichter machen zu können.

In einer Batterie befinden sich zwei voneinander getrennte chemische Substanzen mit unterschiedlichen Eigenschaften: Sobald sie durch das Schließen des Stromkreises miteinander verbunden werden, wandern Elektronen von einem Minuspol, der sogenannten Anode, zum Pluspol, der sogenannten Kathode. Bei wiederaufladbaren Batterien, die auch als Akkumulatoren, kurz Akkus, bezeichnet werden, kann dieser Elektronenfluss rückgängig gemacht und somit erneut Energie gespeichert und wieder abgegeben werden.

Während die Anode und die Kathode üblicherweise aus Metall bestehen, ersetzten die Wissenschaftler diese nun durch beschichtetes Papier: Sie lagerten Kohlenstoff-Nanoröhrchen, die je nach ihrer Struktur sehr leitfähig sein können, an handelsübliches Druckerpapier. In Verbindung mit dem Papier zeigten sich die Nanoröhren als sehr gute Stromleiter. Zudem wiesen sie eine hohe Speicherkapazität auf, die mit der Dicke der Beschichtung anstieg. Darüber hinaus stellten die Forscher noch weitere Vorteile fest: Da Papier im Vergleich zu anderen Oberflächen wie Kunststoff oder Glas flexibel ist, beeinträchtigte auch ein Verbiegen die Eigenschaften wenig. Auch hielten die Nanopartikel an den Papierfasern sehr viel besser, so dass auf das Auftragen von Klebstoff verzichtet werden und damit die Kosten gesenkt werden konnten.

Um die Eigenschaften ihrer Akkus zu testen, schlossen die Forscher eine Papierbatterie an eine Leuchtdiode an: Fünf Quadratzentimeter genügten, um die Lampe zum Leuchten zu bringen. Ähnlich wie bei bekannten Batterien gibt der Papierakku über 90 Prozent der gespeicherten Energie auch wieder ab. Auch das Wiederaufladen verkraftete der Akku gut: Selbst nachdem er 40.000 Mal neu aufgeladen worden war, ließ die Speicherkapazität um maximal drei Prozent nach. Um die Batterie noch leichter zu machen, schlagen die Wissenschaftler vor, Papier nicht nur als Anode und Kathode einzusetzen, sondern auch als Separator, der Wand, welche die beiden chemischen Verbindungen trennt. Ob sich die neue Technologie auch im größeren Maßstab nutzen lässt, bleibt abzuwarten.

Yi Cui (Stanford-Universität) et al.: PNAS, doi: 10.1073/pnas.0908858106 ddp/wissenschaft.de ? Jessica von Ahn
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