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Sensortechnik: Künstlicher Tastsinn aus Nano-Haaren

Verkorkte NanoröhrchenLaden...

Südkoreanische Wissenschaftler haben einen hochempfindlichen Mechanosensor entwickelt, der nur aus zwei bürstenartigen Anordnungen von einigen hundert Nanometer langen Kunststoffhaaren besteht. Das Team um Kahp-Yang Suh von der Seoul National University ordnete die Nanofasern auf einer flexiblen Grundplatte an und beschichtete sie mit Platin, um die Struktur leitfähig zu machen. Belastet man den Sensor, gleiten die Faserschichten ineinander und ändern den Widerstand der Anordnung messbar. Trotz seiner Einfachheit unterscheidet der Sensor auf diese Weise zwischen Druck, Scher- und Torsionsspannung, wie es auch echte Haut tut.

Der Sensor mit der BürsteLaden...
Der Sensor mit der Bürste | Je nachdem wie der Drucksensor belastet wird, verändert sich der Widerstand in charakteristischer Weise.

Der Sensor besteht aus zwei Schichten des Kunststoffes PDMS, auf denen dicht gepackt die metallbeschichteten Kunststoffhaare stehen. Drückt man die haarigen Seiten der Schichten leicht zusammen, bleiben sie – vergleichbar mit dem Haftmechanismus von Geckofüßen – aneinander haften und bilden dank der Metallschicht eine leitende Verbindung. Durch eine Kraft von außen ändert sich die Kontaktfläche und damit auch der Widerstand der Anordnung auf charakteristische Weise, so dass verschiedene Formen der Krafteinwirkung unterschieden werden können. Der kleinste messbare Druck sei etwa 5 Pascal gewesen, berichten die Forscher.

Mit einem Prototyp des Sensors gelang es dem Team unter anderem, den Puls am Handgelenk einer Versuchsperson zu messen. Der Aufbau ist so flexibel, dass die Wissenschaftler den Sensor lediglich mit Klebeband befestigen mussten. Im Test überstand das Gerät fast 10 000 Belastungszyklen, ohne dass sich die Eigenschaften veränderten – zusätzlich bezeichnen die Forscher den Sensor als empfindlicher und leistungsfähiger als konkurrierende Aufbauten auf der Basis von Graphen oder Metallschichten.

31. KW 2012

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum - Die Woche, 31. KW 2012

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