Kurzschluss – Der Wochenrückblick 6

Drahtlos, dünn und durchgeknallt

Was ist dünn und macht Krach? Der kleinste Lautsprecher der Welt. Die Revolution im Lautsprecherbau kommt aus Österreich und Deutschland. Das Grazer Startup USound, der Wiener Leiterplatten-Spezialist AT&S sowie die deutschen Fraunhofer-Institute IDMT, ISIT, IIs und IZM entwickelten gemeinsam den ersten MEMS-Lautsprecher (Micro-Electro-Mechanical Systems). Die MEMS-Technologie wird bisher in Smartphones, Tablets und Kameras verwendet. Unter MEMS versteht man winzige Silizium-Chips mit Strukturen im Mikrometer-Bereich. Die Chips verarbeiten gleichermaßen mechanische und elektrische Informationen. Angewandt werden sie beispielsweise für Schrittzähler in Fitnessarmbändern oder Neigungssensoren in Smartphones, um mit dem Handy auch das Bild zu drehen. Mikrofone für Smartphones konnten durch die MEMS-Technologie erfolgreich miniaturisiert werden. Bei Lautsprechern war der Einsatz von MEMS bisher nicht möglich. Die meisten Lautsprecher arbeiten noch nach einem Prinzip, das Werner von Siemens 1877 patentierte: eine Membran wird durch einen elektrodynamischen Antrieb zum Schwingen gebracht. USound, AT&S und Fraunhofer gelang nun der Durchbruch. Im Vergleich zu elektrodynamischen Lautsprechern benötigen MEMS-Lautsprecher halb so viel Platz und 80 Prozent weniger Energie. Auch der Klang soll besser sein, verspricht USound. Das Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM) schreibt zur MEMS-Technologie für Lautsprecher:

„Anstatt wie bisher elektromagnetisch wird der Schall nun piezoelektrisch erzeugt. Das Prinzip: Auf beweglichen Mikrostrukturen aus Silizium befindet sich eine piezoelektrische Schicht, die elektrische Energie in Bewegung umwandelt. Durch eine angelegte Wechselspannung werden auf dem MEMS-Chip Schwingungen und damit Schallwellen erzeugt.“

Der MEMS-Lautsprecher ist 5 x 7 x 2 Millimeter groß, sein Frequenzbereich liegt zwischen 2 und 15 Kilohertz.

Was riecht streng und liefert Strom? Eine Batterie mit Urin. Vor einer Woche stellten wir eine Batterie vor, die mit Magensäure arbeitet (Was ist klein und funkt? Eine Batterie mit Magensäure). Wissenschaftler der Stanford University nutzen für ihre Batterie eine andere menschliche Flüssigkeit: Harnstoff. Als Bestandteil des menschlichen Urins ist Harnstoff theoretisch in großen Mengen verfügbar, wird aber für die Landwirtschaft als Dünger künstlich hergestellt. Die Wissenschaftler verwenden Harnstoff als Elektrolyt für Aluminium-Ionen-Batterien. Die Urin-Batterie ist in erster Linie für die Speicherung erneuerbarer Energie gedacht. Gegenüber wiederaufladbaren Lithium-Ionen-Batterien besitzt sie einige Vorteile. Sie ist preiswerter, brennt nicht und lässt sich in 45 Minuten aufladen. Ihre Faraday-Effizienz beträgt 99,7 Prozent, damit verfügt sie über das Potenzial für mehr Ladezyklen und eine höhere Lebensdauer als Lithium-Ionen-Batterien.