Schweißabführender Kühlstoff für verbesserte Energiegewinnung und Komfort

Kühlere Kleidung, die sich selbst mit Energie versorgt

Stellen Sie sich Sportkleidung vor, die Sie trocken und kühl hält und gleichzeitig Ihre tragbaren Geräte unauffällig auflädt. Diese Studie stellt eine neue Art von Stoff vor, der genau das tut: Er verwandelt Ihren Schweiß in Komfort und Elektrizität, ganz ohne sperrige Batterien oder klebrige Plastikschichten.

Warum Schweiß sowohl ein Problem als auch eine Ressource ist

Da immer mehr Menschen Fitness-Tracker, Smartwatches und Gesundheitssensoren nutzen, wächst der Bedarf an zuverlässigen, körperfreundlichen Energiequellen. Traditionelle Energiegewinner wie kleine Solarzellen oder bewegungsbasierte Generatoren sind auf Licht oder Bewegung angewiesen und neigen dazu, Wärme und Feuchtigkeit an der Haut einzuschließen. Das macht sie bei längerem Tragen unangenehm. Gleichzeitig gibt unsere Haut ständig Feuchtigkeit in Form von Schweiß und Luftfeuchte ab, die chemische Energie trägt, die normalerweise ungenutzt bleibt. Frühere Geräte, die versuchten, diese „Feuchtigkeitsenergie“ zu nutzen, lieferten nur schwache elektrische Ströme und saugten oft Wasser auf, ohne dass es entweichen konnte, sodass die Trägerin oder der Träger feucht und heiß blieb.

Ein Stoff, der Schweiß in eine Richtung pumpt

Die Forschenden entwickelten einen „selbstbetriebenen, selbstkühlenden Stoff“, der wie ein Einwegventil für flüssiges Wasser wirkt. Sie begannen mit dehnbarem Nylonstrick und beschichteten nur eine Seite mit wasserabweisenden Partikeln, die in winzigen Gradientenkanälen angeordnet sind. Das macht den Stoff zu einer „Flüssigkeitsdiode“, die Schweiß von der Hautseite wegzieht und nach außen treibt, während sie das Zurückdringen von Wasser aus der Umgebung blockiert. Sobald sich der Schweiß durch das Gewebe bewegt und sich auf einer wesentlich größeren Außenfläche verteilt, verdunstet er etwa doppelt so schnell wie von herkömmlichem Nylon. In Tests senkte dieses Design die Hauttemperatur um etwa 6,3 Grad Celsius und trocknete einen verschwitzten Arm innerhalb einer Minute, während die Hautseite deutlich trockener blieb.

Bewegte Feuchtigkeit in elektrischen Strom verwandeln

Auf diesen wasserpumpenden Stoff druckte das Team einen dünnen, geschichteten Generator aus üblichen Materialien: eine Aluminium-Unterschicht, eine gelartige Mittelschicht aus einem Polymer (PVA) mit einem Salz (Lithiumchlorid) und eine Graphen-Oberschicht. Wenn Schweiß oder Wasser aus der Hautseite in das Gel eindringt und nach oben wandert, ziehen Wassermoleküle gelöste Ionen mit sich. Negative und positive Ionen bewegen sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, sodass sich zwischen Ober- und Unterseite des Gels Ladungen trennen und ein internes elektrisches Feld entsteht. Der durch die Flüssigkeitsdiode erzwungene gerichtete Fluss erhält diese Trennung länger aufrecht als frühere feuchtigkeitsbetriebene Geräte, was die Leistung erhöht. Der Stoff erreichte eine Stromdichte von 0,40 Milliampere pro Quadratzentimeter, etwa das Doppelte vergleichbarer Geräte ohne Flüssigkeitsdiode und deutlich mehr als viele frühere feuchtigkeitsbasierte Generatoren.

Komfort, Festigkeit und Leistung ausbalancieren

Um den Stoff praktisch nutzbar zu machen, balancierten die Autoren sorgfältig das Muster des gedruckten Generators und die offenen, unbedruckten Bereiche, die Schweiß und Wärme abführen. Mehr offene Fläche beschleunigt die Verdunstung und Kühlung, reduziert aber die aktive Fläche zur Stromgewinnung. Durch die Verwendung gitterförmiger Muster, Feinabstimmung der Porengröße und Anpassung der Salzmenge im Gel fanden sie Kompromisse, die starke Kühlung und nützliche Leistung gleichzeitig lieferten. Das System funktionierte über einen weiten Bereich von Temperaturen und Luftfeuchtigkeiten und behielt seine Leistung nach zahlreichen Zyklen von Dehnen, Biegen und Trocknen bei. Mehrere Stoffeinheiten ließen sich zusammenschalten, um Spannung oder Strom zu erhöhen, sodass genug Leistung vorhanden war, um einen LED-Streifen zu leuchten und kleine Energiespeicher aufzuladen.

Alltägliche Anwendungen von Shirts bis zu intelligenten Windeln

Das Team zeigte, dass sich dieses schweißpumpende Energietextil auf normale Kleidung wie T-Shirts, Shorts und Kappen aufdrucken lässt, ohne sie steif oder schwer zu machen. Ein großes Patch auf einem Shirt kühlte verschwitzte Haut über eine breite Fläche und erzeugte gleichzeitig Strom. In einer Demonstration betrieben zwei Stoffeinheiten einen flexiblen Lichtstreifen an der Kleidung. In einer anderen wurde der Stoff zusammen mit einem drahtlosen Sensor in eine Windel integriert. Da die elektrische Leistung davon abhängt, wie viel Flüssigkeit hindurchgeht, konnte das System den Feuchtigkeitsgrad erkennen und Warnungen von „komfortabel“ bis „sofortige Aufmerksamkeit“ senden. Mit demselben Ansatz lief eine kleine Überwachungsanlage für die Gesundheit, die Hauttemperatur und Herzfrequenzsignale übermittelte.

Was das für zukünftige Wearables bedeuten könnte

Insgesamt zeigt die Arbeit, dass Kleidung sowohl als persönliches Kühlsystem als auch als sanftes Kraftwerk dienen kann, indem sie Schweiß und Ionen gezielt lenkt. Anstatt Feuchtigkeit nur abzuleiten, pumpt dieser Stoff aktiv Schweiß nach außen, kühlt den Körper und nutzt einen Teil dieses Prozesses als Elektrizität. Mit weiterer Entwicklung hin zu waschbaren Designs und integrierter Leistungsverwaltung könnten solche schweißpumpenden Kühlstoffe langlebige, komfortable tragbare Elektronik für Gesundheitswesen, Sport und den Alltag unterstützen.

Zitation: Zhu, R., Zhang, Z., Luo, Y. et al. Sweat-pumping cooling fabric for enhanced power generation and comfort. Nat Commun 17, 4374 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-70856-8

Schlüsselwörter: tragbare Elektronik, Kühlstoff, Schweißenergiegewinnung, feuchtigkeitsbetriebener Generator, intelligente Textilien