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Eine neue Erfindung wird die Kosten flexibler Geräte senken

29.08.2013

Ein Team von Wissenschaftlern der University of Texas hat eine der wichtigsten Komponenten demonstriert, die die Explosion flexibler Elektronik auslösen könnte: ein Graphen-Funkmodul, das schnell genug ist, um Kommunikationssignale zu senden, zu empfangen und zu verarbeiten, berichtet Technology Review.

Es gibt viele Bewerber für die Rolle als Material für die Herstellung flexibler elektronischer Schaltungen, aber alle haben Probleme. Mit einigen Materialien lassen sich Schaltkreise nicht schnell genug herstellen, mit anderen schon, aber die Kosten solcher Komponenten sind für eine Massenproduktion zu hoch.

Laut Deji Akinwande, einem Elektro- und Computeringenieur an der University of Texas in Austin, Leiter des Projekts, konnten Wissenschaftler mithilfe von Graphentransistoren einen Ausweg finden. „Ich denke, dass wir jetzt über flexible Smartphones, Tablets und andere Kommunikationsgeräte sprechen können“, sagte er.

Graphen ist ein zweidimensionales Gitter, das aus einer ein Atom dicken Schicht aus Kohlenstoffatomen besteht. Dieses Material hat hervorragende mechanische und elektrische Eigenschaften, was es zu einem vielversprechenden Material für die Mikroelektronikindustrie macht.

Wissenschaftler konnten die Teile des Funkmoduls auf einem flexiblen Polymersubstrat platzieren und sie milliardenfach pro Sekunde schalten lassen – mit einer Frequenz von 2,4 GHz für die Bluetooth-Technologie und 1 GHz für die Mobilfunkkommunikation. Die maximal erreichte Frequenz betrug 25 GHz.

Zuvor haben Forscher anderer Universitäten versucht, flexible Komponenten ohne die Verwendung von Graphen herzustellen, aber die Herstellung solcher Geräte erwies sich als kostspielig.

Das Hauptziel des Teams von Akinwande war es, die Produktionskosten so gering wie möglich zu halten. Dies war aufgrund einer bestimmten Reihenfolge im Herstellungsprozess möglich. Zunächst bildeten die Wissenschaftler die erforderlichen Strukturen – Elektroden und Transistor-Gates – auf einem Kunststoffsubstrat, während sie gleichzeitig große Graphenplatten auf Metall herstellten.

Graphen wurde dann auf ein Kunststoffsubstrat übertragen. In der letzten Phase wurde die kombinierte Struktur mit einer wasserdichten Schicht bedeckt. Akinwande erklärte, dass die Wirtschaftlichkeit dieser Methode darin liege, dass das Graphen selbst nicht verarbeitet werden müsse.

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Ein Team von Ingenieuren aus Australien behauptet einen neuen Weltrekord für ihr Elektrofahrzeug Sunswift 7. Das solarbetriebene Fahrzeug wurde getestet, um 1000 km mit einer einzigen Ladung in weniger als 12 Stunden zurückzulegen.

Das Elektroauto Sunswift 7 wiegt nur 500 kg. Das ist etwa ein Viertel des Gewichts eines typischen Tesla-Autos. Um in ein so geringes Gewichtslimit zu investieren, mussten die Ingenieure auf Klimaanlage, ABS-Bremsen, Airbags, Scheibenwischer und andere Merkmale verzichten, die von Serienautos bekannt sind. Stattdessen konzentrierten sich die Ingenieure auf die aerodynamische Effizienz und den Rollwiderstand. Wenn das Tesla Model S einen Luftwiderstandsbeiwert von 0,208 hat, dann hat die Sunswift 7 einen Luftwiderstandsbeiwert von nur 0,095.

Das Team verbrachte zwei Jahre damit, den Sunswift 7 zu bauen, mit dem Ziel, einen Guinness-Weltrekord aufzustellen und das schnellste solarbetriebene Elektrofahrzeug zu demonstrieren, das über 1000 km zurücklegen kann. Ein Rekordversuch wurde kürzlich auf der Highway Circuit-Teststrecke des Australian Automotive Research Centre unternommen, als der Sunswift 7 mit einer einzigen Ladung 240 Runden zurücklegte.

Es dauerte 1000 Stunden 11 Minuten und 53 Sekunden, um die 32-km-Distanz zurückzulegen, und die Durchschnittsgeschwindigkeit betrug 85 km/h. Die Fahrer wechselten alle paar Stunden. Auf dem Weg ins Ziel musste das Team mehrere Probleme lösen: Batteriemanagement und einen platten Reifen.

Bisher gilt Sunswift 7 inoffiziell als das schnellste Elektroauto, das mehr als 1000 km ohne Aufladen zurücklegt. Das Team wartet auf die offizielle Bestätigung der Zeit- und Fahrzeugtelemetriedaten, um ein Guinness-Weltrekord-Zertifikat zu erhalten.

„Innerhalb dieses Rekords lag der Energieverbrauch bei nur 3,8 kWh/100 km, während heute selbst die effizientesten Elektrofahrzeuge auf der Straße nur noch einen Wert von 15 kWh/100 km erreichen, bei einem Durchschnitt von rund 20 kWh/100 km“, sagte er der CEO Team Professor Richard Hopkins.

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