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

Stellenangebote im Bereich Elektrotechnik, Elektronik

Elektrotechnik, Elektronik Jobs
Ott GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Applikations- und Entwicklungsingenieur (m/w/d) Ott GmbH & Co. KG
Deißlingen Zum Job 
B. Braun Melsungen AG-Firmenlogo
Senior Expert (w/m/d) Manufacturing Digitalization B. Braun Melsungen AG
Melsungen Zum Job 
Heuft Systemtechnik GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur - Schwerpunkt Automatisierung, IT und Netzwerkinfrastruktur (m/w/d) Heuft Systemtechnik GmbH
Burgbrohl Zum Job 
IMS Messsysteme GmbH-Firmenlogo
Sales Manager (m/w/i) Oberflächeninspektion IMS Messsysteme GmbH
Heiligenhaus Zum Job 
Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR)-Firmenlogo
Referenz Ingenieurinnen und Ingenieure (w/m/d) "Elektro- bzw. Nachrichtentechnik" Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR)
Hochschule Esslingen-Firmenlogo
Professor:in (W2) für das Lehrgebiet Regelungstechnik Hochschule Esslingen
Stuttgart Zum Job 
Rolls-Royce Power Systems AG-Firmenlogo
Projektingenieur (m/w/d) Elektrotechnik Rolls-Royce Power Systems AG
Friedrichshafen Zum Job 
Rolls-Royce Power Systems AG-Firmenlogo
Projektleitung (m/w/d) Electrical Application Engineering Rolls-Royce Power Systems AG
Friedrichshafen Zum Job 
Rolls-Royce Power Systems AG-Firmenlogo
Service-Monteur (m/w/d) Außendienst (Elektroniker) Rolls-Royce Power Systems AG
Hamburg, Wilhelmshaven, Cuxhaven, Rostock, Kiel Zum Job 
AbbVie Deutschland GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Senior Device Mechanical Engineer (all genders) AbbVie Deutschland GmbH & Co. KG
Ludwigshafen am Rhein Zum Job 
Duale Hochschule Gera-Eisenach-Firmenlogo
Professur für Automation, Robotik und Industrie 4.0 (m/w/d) Duale Hochschule Gera-Eisenach
Eisenach Zum Job 
Duale Hochschule Gera-Eisenach-Firmenlogo
Professur für Automation, Robotik und Industrie 4.0 (m/w/d) Duale Hochschule Gera-Eisenach
Eisenach Zum Job 
WEMAG Netz GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Zertifizierung (m/w/d) WEMAG Netz GmbH
Schwerin Zum Job 
MVV Netze GmbH-Firmenlogo
Projektingenieur Strom (m/w/d) MVV Netze GmbH
Mannheim Zum Job 
TenneT TSO GmbH-Firmenlogo
Ingenieur Leistungsfrequenzregelung (m/w/d) TenneT TSO GmbH
VIVAVIS AG-Firmenlogo
Produktmanager (m/w/d) - Metering Devices und Steuerbox VIVAVIS AG
Koblenz, Ettlingen Zum Job 
JUMO GmbH & Co. KG-Firmenlogo
Teamleiter Elektronikentwicklung (m/w/d) JUMO GmbH & Co. KG
THOST Projektmanagement GmbH-Firmenlogo
Ingenieur*in (m/w/d) Projektmanagement - Bereich Energietechnik THOST Projektmanagement GmbH
Berlin, Hannover, Nürnberg, Kiel, Würzburg Zum Job 
ZECH Bau SE-Firmenlogo
Projektleiter Technische Gebäudeausrüstung (m/w/d) im Schlüsselfertigbau ZECH Bau SE
TenneT TSO GmbH-Firmenlogo
Ingenieur für Netzführungstechnologien (m/w/d) TenneT TSO GmbH
Bayreuth Zum Job 

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.

Ein Beitrag von:

  • Wolfgang Kempkens

    Wolfgang Kempkens studierte an der RWTH Aachen Elektrotechnik und schloss mit dem Diplom ab. Er arbeitete bei einer Tageszeitung und einem Magazin, ehe er sich als freier Journalist etablierte. Er beschäftigt sich vor allem mit Umwelt-, Energie- und Technikthemen.

Themen im Artikel

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.