Textile Mikrosysteme zur Energieumwandlung und -speicherung

Abstract:
Textilien sind nachgiebige, atmungsaktive und je nach Anwendungsfeld äußerst widerstandsfähige Mikrostrukturen, die textiltechnologisch preiswert in großen Mengen gefertigt werden können. Mit neuen leitfähigen Garnmaterialien wie BEKINOX(R), SHIELDEX(R) und ELITEX(R) lassen sich bereits einfache Komponenten für Mikrosysteme, wie flexible Platinen, Antennen, textile Datenbussysteme, Kondensatoren und Spulen fertigen. Durch das Applizieren von magnetisierbaren Mikropartikeln auf textilen Substraten wie Fäden und textilen Flächen können darüber hinaus textil-strukturierte magnetische Systeme hergestellt werden. Diese Systeme stellen in Verbindung mit leitfähigen textilen Maschenstrukturen die Voraussetzung für textilbasierte elektromagnetische Mikrogeneratoren dar. Durch die Möglichkeit die Mikrostruktur auf großen Flächen zu wiederholen, entstehen Kaskaden dieser Mikrogeneratoren, die sich zu einem effektiven Generator ergänzen können. Analog lässt sich der Thermoeffekt als Kaskade von textilen Mikrothermoelementen erzeugen. Derzeit kann man diese aus Leonischen Fäden fertigen. Mit der im TITV Greiz entwickelten elektrochemischen Textilveredlung lassen sich nicht nur die hochleitfähigen ELITEX(R)-Garne, sondern gezielt oberflächenmodifizierte Fäden herstellen, die als Anoden- und Kathodensysteme bei Energiewandlung in Batterien, Akkumulatoren und Solarzellen aber auch als textile Mikrothermoelemente zum Einsatz gelangen können. Im vorliegenden Beitrag werden die oben beschriebenen Möglichkeiten zur Energieumwandlung und -speicherung mit textilen Strukturen an den folgenden Beispielen – Gewebtes Funktionsmuster eines Thermogeneratorsi – Textiler Generator – Solarelektrodengarn und Konzept für die Fertigung einer textilen Farbstoffsolarzelle – Textile Anoden- und Kathodenmaterialien für textile Batterieni veranschaulicht und bezüglich ihrer Effizienz und Leistungsfähigkeit charakterisiert. Applikationen solcher textilbasierter System werden zunächst in der autarken Energieversorgung von Sensoren und als Sensorbauelemente gesehen.