Erste Nutzung von Metamaterialien 14.11.2013, 12:13 Uhr

Mobilfunknetz lädt Akkus auf und lässt Dioden leuchten

Sie sind fast überall: Elektromagnetische Wellen erfüllen Büros und Privaträume, verbinden Computer und Telefone mit dem Internet, übertragen den Lieblingssender und die Lieblingssendung. Jetzt haben US-Forscher ein Gerät entwickelt, dass diese Wellen in Strom umwandeln kann, um zum Beispiel Akkus von Smartphones aufzuladen.

Die Studenten Alexander Katko (l.) und Allen Hawkes von der Duke University in North Carolina zeigen ihre "Erntemaschine", die elektromatische Wellen in einem Raum einfängt und in Strom umwandelt. Dieser Strom speist in der Versuchsanlage eine grüne Diode.

Die Studenten Alexander Katko (l.) und Allen Hawkes von der Duke University in North Carolina zeigen ihre "Erntemaschine", die elektromatische Wellen in einem Raum einfängt und in Strom umwandelt. Dieser Strom speist in der Versuchsanlage eine grüne Diode.

Foto: Duke University

Das Gespräch ist beendet. Umgehend beginnt das Smartphone völlig selbstständig, seinen Akku aufzuladen, ganz ohne Kabel. Es zapft einfach elektromagnetische Wellen an, die Sendeantennen oder der heimische Router im gesamten Raum verteilen. Forscher der Duke University in Durham im US-Bundesstaat North Carolina haben ein solches Gerät entwickelt, das im Augenblick allerdings noch weitaus größer ist als ein komplettes Mobiltelefon.

Strom genügt für Akkuladung und Leuchtdioden

Die Mikrowellen-Erntemaschine besteht aus sogenannten Metamaterialien, das sind Werkstoffe, die zum einen elektrisch und magnetisch wirksam sind, zum anderen eine spezielle Struktur haben. Diese Struktur ist mikroskopisch klein, hat aber eine große Wirkung. Sie verändern elektromagnetische Felder, wenn sie von ihnen durchdrungen werden.

Metamaterial: Diese Platten fangen elektromagnetische Wellen ein und wandeln sie in Strom um, mit dem man zum Beispiel den Akku eines Smartphones aufladen kann. Dieses Testmodul erzeugt 7,3 Volt.

Metamaterial: Diese Platten fangen elektromagnetische Wellen ein und wandeln sie in Strom um, mit dem man zum Beispiel den Akku eines Smartphones aufladen kann. Dieses Testmodul erzeugt 7,3 Volt.

Quelle: Duke University

Steven Cummer, Professor für Computer- und Elektrotechnik an der Duke University, der das Forscherteam leitet, hat noch mehr geschafft. Sein Metamaterial fängt elektromagnetische Wellen ein. Mit Hilfe einer Schaltung, die 1913 in Zürich von Heinrich Greinacher erstmals vorgestellt wurde, gelang es ihm, die eingefangene Energie in Gleichstrom umzuwandeln. Zum Beweis, dass es funktioniert, betreibt er mit diesem Strom eine grüne Leuchtdiode. Genauso gut kann damit auch der Akku eines kleinen Elektrogeräts aufgeladen werden.

Anfangs wandelte der Mikrowellenernter weniger als zehn Prozent der Energie der Wellen von Satelliten, Routern und Sendeanlagen um, die zur Verfügung stand. Mit einem neuen Design sind es jetzt stolze 37 Prozent.

Funkstille im „Windschatten“ der Wellenernter

Cummers Gerät gehört zu den ersten, die Metamaterialien praktisch nutzbar machen. Bisher sind sie vor allem ein Forschungsobjekt. „Wir zeigen, dass diese Materialien auch für Konsumentenanwendungen nützlich sein können“, sagt Alexander Klatko, der zu Cummers Team gehört.

Das glauben auch Forscher der Universität Tokio. Sie arbeiten an Metamaterialien, die elektromagnetische Wellen einfangen, um Kleingeräte in der Küche mit Strom zu versorgen, etwa Uhren und Displays.

Welche Folgen eine massenhafte Anwendung derartiger Wellensammler hat ist noch ungeklärt. Möglicherweise kann man in deren „Windschatten“ nicht mehr mobil telefonieren oder im Internet surfen, weil die elektromagnetischen Wellen, die die Verbindung ins Netz sicherstellen, einfach verschluckt werden. Mag sein, dass auch Geheimdienste Interesse an dieser Technik haben.

Von Wolfgang Kempkens
Von Wolfgang Kempkens

Themen im Artikel

Stellenangebote im Bereich Elektrotechnik, Elektronik

RUETZ SYSTEM SOLUTIONS GmbH-Firmenlogo
RUETZ SYSTEM SOLUTIONS GmbH Testingenieur / Engineeringconsultant (m/w/d) Systemintegration Car Infotainment, Fahrerassistenz und Telematik Systeme München
Jungheinrich Norderstedt AG & Co KG-Firmenlogo
Jungheinrich Norderstedt AG & Co KG Entwicklungsingenieur (m/w/d) Elektrotechnik / Mechatronik Norderstedt
Stuttgarter Straßenbahnen AG-Firmenlogo
Stuttgarter Straßenbahnen AG Ingenieur Elektrotechnik (m/w/d) für Betriebsanlagen der Stromversorgung Stuttgart
A. Eberle GmbH & Co. KG-Firmenlogo
A. Eberle GmbH & Co. KG Technischer Support Spezialist (w/m/d) – Spannungsregelungs- / Kommunikations- / Fernwirktechnik für Energieversorger Nürnberg
ATP Planungs- und Beteiligungs AG-Firmenlogo
ATP Planungs- und Beteiligungs AG Gruppenleiter (m/w/d) Bereich Elektrotechnik Frankfurt am Main
Schwarzwald-Baar Klinikum Villingen-Schwenningen GmbH-Firmenlogo
Schwarzwald-Baar Klinikum Villingen-Schwenningen GmbH Sachgebietsleitung (m/w/d) für das Sachgebiet Technik Villingen-Schwenningen
Bundesamt für das Personalmanagement der Bundeswehr-Firmenlogo
Bundesamt für das Personalmanagement der Bundeswehr Technische Projektmanagerin/Technischer Projektmanager (m/w/d) in der Bundeswehrverwaltung – Beamteneinstellung Koblenz
Füll Systembau GmbH-Firmenlogo
Füll Systembau GmbH SPS-Programmierer / Automatisierungstechniker (m/w/d) Idstein
Bayernwerk AG-Firmenlogo
Bayernwerk AG Leiter Arbeitssicherheit, Gesundheit und Umwelt (HSE) (w/m/d) Regensburg, München
SPITZKE SE-Firmenlogo
SPITZKE SE Projektleiter (m/w/d) Großprojekte deutschlandweit ausgehend von Großbeeren

Alle Elektrotechnik, Elektronik Jobs

Top 5 Elektronik

Zu unseren Newslettern anmelden

Das Wichtigste immer im Blick: Mit unseren beiden Newslettern verpassen Sie keine News mehr aus der schönen neuen Technikwelt und erhalten Karrieretipps rund um Jobsuche & Bewerbung. Sie begeistert ein Thema mehr als das andere? Dann wählen Sie einfach Ihren kostenfreien Favoriten.