Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mit flexiblen Drucksensoren Geräte stufenlos steuern

26.04.2016

Silikon ist so weich, dass es auch dem Druck eines Fingers nachgibt. Fraunhofer-Forscher haben Sensoren aus diesem flexiblen Material hergestellt, mit denen Geräte stufenlos bedient werden können. Auf der Hannover Messe zeigen sie einen Handschuh, der Druckkräfte misst, sowie ein Autolenkrad, mit dem sich Musik, Licht und Lüftung per Fingerdruck steuern lassen (Halle 2, Stand C16/C22).

Das Multifunktionslenkrad ist mittlerweile Standard in vielen Autos. Der Fahrer steuert Tempomat oder Musikanlage, ohne dass er die Hände vom Lenkrad nehmen muss. Die Schalter sind jedoch unflexibel und können oft nur zwischen »Ein« und »Aus« beziehungsweise »Weiter« und »Zurück« unterscheiden.


Mit flexiblen Drucksensoren Druckkräfte messen.

Fraunhofer ISC

»Das liegt daran, dass sie aus starren Materialien, hartem Kunststoff, Metall oder Keramik bestehen«, erklärt Dr. Holger Böse vom Würzburger Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC. Der technisch-wissenschaftliche Leiter des Center Smart Materials (CeSMa) beschäftigt sich mit intelligenten Materialien, deren mechanische Eigenschaften sich elektrisch oder magnetisch steuern lassen.

Die Sensoren des ISC senden elektrische Impulse aus, um Dinge zu steuern. Zu diesem Zweck sind sie wie ein elektrischer Kondensator aufgebaut: Zwei Elektrodenschichten aus leitfähigem Silikon unten und oben, eine isolierende Folienschicht dazwischen. Drückt man auf diesen Kondensator, passiert jedoch zunächst: nichts.

»Die elektrische Kapazität – Ladung geteilt durch angelegte Spannung – ist die entscheidende Größe. Bei einem herkömmlichen Kondensatoraufbau ist die Presswirkung allerdings so gering, dass wir sie kaum messen, geschweige denn zur Steuerung nutzen können«, schildert Böse. Damit das Drücken auch Wirkung zeigt, haben die Forscher weitere Silikonschichten auf die Folie aufgetragen.

So pressen zum Beispiel zwei weitere Folien von oben und unten zusätzlich auf die Folie in der Mitte. Beide sind nicht glatt, sondern haben von den Forschern ein besonderes Profil verpasst bekommen. Durch ihr spezielles Kondensatordesign konnten die Forscher eine physikalische Eigenschaft des Silikons nutzen, die bislang nur beobachtet wurde, wenn man eine Silikonfolie mit dehnbaren Elektrodenschichten in die Länge zieht:

Ihre Geometrie wird verändert, die Fläche größer und die Silikonschicht dünner. Das führt dazu, dass ihre elektrische Kapazität ansteigt. »Das haben wir jetzt von Zug- auf Druckkräfte übertragen«, erklärt Böse.

Wie die Druckkraft wirkt, hängt stark davon ab, wie die Profile auf den Folien und wie die Elektroden angebracht werden. Die elektrische Kapazität der Sensoren ist jeweils unterschiedlich. Die Forscher können die Unterschiede nutzen und so das Design der Sensoren individuell an verschiedene Geometrien und Empfindlichkeiten anpassen. Das Silikon stellen die Wissenschaftler aus industriellen Vorprodukten oder nach eigener Rezeptur her.

»Unsere chemische Abteilung kann das Silikon für die Sensoren je nach Kundenwunsch maßschneidern. Je nachdem, welche Eigenschaften gewünscht sind, variieren wir die chemische Zusammensetzung und die technische Form der Sensoren«, sagt Böse.

Vom bayerischen Wirtschaftsministerium gefördert

Die Drucksensoren sind innerhalb einer Fördermaßnahme des bayerischen Wirtschaftsministeriums entstanden, um smarte Materialien zu entwickeln und in die Anwendung zu bringen. Das Projekt ist jetzt im siebten Jahr und endet 2016.

»Auf Fachtagungen war die Resonanz der Autobranche auf die neue Technik sehr positiv«, berichtet Böse. »Jetzt gilt es, die Technologie raus aus dem Labor zu bringen und an unterschiedliche Anwendungen anzupassen. In einigen Jahren könnte es dazu konkrete Produkte geben.«

Da es sich um flexible, weiche Sensoren handelt, kann man diese in alle möglichen Arten von Umgebungen integrieren. »Die Anwendungsgebiete sind nahezu unendlich groß«, sagt Böse. Beispiel Auto: Bedienelemente kommen hier beispielsweise im Lenkrad, der Mittelkonsole, als Fensterheber oder im Sitz vor. Sie könnten die alten starren Schalter ersetzen oder an neuen Stellen angebracht werden: in der Fahrzeugdecke oder in der Türverkleidung.

Weitere Informationen:

http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2016/april/mit-flexiblen-...

Marie-Luise Righi | Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC

Weitere Nachrichten aus der Kategorie HANNOVER MESSE:

nachricht Rittal mit neuer Push-in-Leiteranschlussklemme - Kontakte im Handumdrehen
26.04.2017 | Rittal GmbH & Co. KG

nachricht Neuer Blue e+ Chiller von Rittal - Exakt regeln und effizient kühlen
25.04.2017 | Rittal GmbH & Co. KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: HANNOVER MESSE >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie