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Smartwatch, Fitnessarmband, elektronisches Pflaster, smarte Kontaktlinse – die Zahl elektronischer Geräte nimmt stetig weiter zu und erleichtert bereits heute vielen Menschen ihren Alltag. Zukünftig soll die Nutzung smarter am Körper getragener Geräte, sogenannter Wearables, aber noch deutlich zunehmen, denn die Anwendungsmöglichkeiten sind vielfältig. Das Hauptaugenmerk liegt derzeit in ihrer Nutzung im Bereich der Gesundheitsfürsorge und Altenpflege, wo sie die Vitalparameter ihres Trägers rund um die Uhr erfassen, Wirkstoffe abgeben oder im Notfall, z. B. nach einem Sturz, Alarm geben könnten. Auch im Sport- und Therapiebereich könnten diese Funktionen genutzt werden, um Trainingsfortschritte zu erfassen und personalisierte Trainingsprogramme zu entwerfen. Weitere interessante Anwendungsfelder stellen der Rettungsdienst, das Handwerk und die industrielle Prozesskontrolle dar. Auch im Bereich der Unterhaltungsindustrie ergeben sich viele neue Möglichkeiten, etwa im Bereich Virtual Reality.

All diese vielfältigen Einsatzmöglichkeiten haben jedoch gemeinsam, dass die Fülle an neuartigen elektronischen Geräten einen hohen Energiebedarf nach sich zieht. Gleichzeitig erweist sich eine Energieversorgung mit klassischen Batterien häufig als unpraktisch, da diese regelmäßig aufgeladen werden müssen und sich aufgrund ihrer Größe und ihres Gewichts schwer in textile Gewebe oder miniaturisierte elektronische Geräte wie smarte Kontaktlinsen integrieren lassen. Hier sind dringend neue Möglichkeiten gefragt, weshalb verstärkt daran geforscht wird, mittels Energy Harvesting verschiedene Formen von Energie zu nutzen, die in der Umgebung zwar nur in geringen Mengen, dafür aber praktisch ununterbrochen zur Verfügung stehen. Ein großer Forschungsschwerpunkt ist dabei speziell die Entwicklung textiler Nanogeneratoren, die sich in Bekleidung integrieren lassen.

Ebenso vielfältig wie die Anwendungsmöglichkeiten der Wearables sind auch die zur Gewinnung von elektrischem Strom potenziell zur Verfügung stehenden Formen von Energie. Triboelektrische und piezoelektrische Nanogeneratoren nutzen die Bewegungen des Körpers, z. B. Bewegungen der Gelenke beim Laufen oder Atembewegungen, während thermoelektrische Nanogeneratoren die Wärmeabstrahlung des Körpers nutzen bzw. die dadurch entstehende Temperaturdifferenz zwischen Körper und Umgebung. Eine noch recht neue Art der Energiegewinnung besteht zudem darin, Energie aus Körperflüssigkeiten bzw. körpereigenen chemischen Verbindungen in Schweiß, zu gewinnen. Beispiele dafür sind die Verwertung von Glukose oder Laktat mit Hilfe von enyzmatischen oder mikrobiellen Brennstoffzellen. In diesen wurden klassische Edelmetallkatalysatoren durch bestimmte Enzyme oder Bakterien ersetzt, die die chemischen Reaktionen antreiben.

Die so erhaltene Leistung ist zwar sehr gering, allerdings benötigen Wearables meist auch nur geringe Leistungen. Beispielsweise liegt der Leistungsbedarf von Sensorik in elektronischen Pflastern oder in Fitnessarmbändern im Allgemeinen im Bereich mehrerer hundert Mikrowatt. Die textilen Nanogeneratoren können in zwei Formen vorliegen. Zum einen werden faserförmige Energy Harvester entwickelt, die verstrickt oder verwebt werden können. Es können zum anderen aber auch fertige textile Gewebe mit entsprechenden Beschichtungen versehen werden, oder separat hergestellte zweidimensionale Nanogeneratoren werden auf ein fertiges Gewebe aufgenäht.

In den letzten Jahren hat es sehr große Fortschritte im Bereich der Forschung zu den verschiedenen textilen Energy Harvestern gegeben. Dennoch bestehen weiterhin große Hürden in ihrer alltäglichen Nutzung, etwa die Notwendigkeit komplexer und teurer Fertigungsverfahren oder eine noch unzuverlässige Bereitstellung von Energie. Die größte Herausforderung besteht derzeit aber immer noch in der Entwicklung langlebiger elektronischer Textilien, die auch viele Waschzyklen überstehen können. Insgesamt ist mit einem verbreiteten kommerziellen Einsatz textiler Energy Harvester erst mittel- bis langfristig zu rechnen. Dann jedoch dürften sie die verbreitete Nutzung von Wearables rasant beflügeln.