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Einweg-Papiersensor misst Beschleunigung

16.02.2011
Harvard-Chemiker fordert günstigere Technik

"Statt stets nur schneller oder empfindlicher zu werden, sollte man nötiges technisches Wissen in möglichst günstige Lösungen packen." Harvard-Chemieprofessor George Whitesides hat mit seiner Entwicklung vorgezeigt, was er damit meint. Sein Beschleunigungssensor, der in der Vorwoche auf einer Fachkonferenz des Institute of Electrical and Electronics Engineers vorgestellt wurde, ist aus Papier, nicht größer als eine zwei-Eurocent-Münze und kostet bloß das Doppelte von dieser.


Beschleunigungssensor aus Papier: Kostet nur vier Cent pro Stück (Foto: HarvardU/Liu)

Airbags ohne Verbilligung undenkbar

Billige Beschleunigungssensoren haben schon in der Vergangenheit wichtige Entwicklungen erlaubt. So haben derartige Mikro-Messsysteme aus Silikon in den 1990er-Jahren zur Verbreitung des Autoairbags geführt. Diese kosteten nur wenige Dollar, während ältere, weitaus komponentenreichere Systeme jenseits der 50-Dollar-Grenze angesiedelt waren. Sensoren mit piezoresistivem Silikon sind auch Herzstücke von Beschleunigungsmessern in Gebäuden, Brücken, in Festplatten-Schutzvorrichtungen von Laptops sowie auch im iPhone oder Wii.

Whitesides Papier-Version des Beschleunigungsmessers besteht aus einem Trägerteil aus dickem Chromatografie-Papier, das es bei chemischen Experimenten verwendet wird. Am Ende des Trägers befindet sich ein U-förmiges Kohlenstoff-Element. Wirken mechanische Kräfte auf den Träger, biegt er sich und drückt auf den Kohlenstoffteil. Veränderungen von dessen Widerstand werden nicht elektrisch, sondern mittels mehrerer aufgeklebter Widerstände gemessen, die wiederum durch aufgedruckte Silbertinte zu einem Kreis verbunden werden.

Neuentdeckung von Papier

Zwar glaubt Whitesides nicht, dass seine Papiersensoren jene aus Silikon ersetzen können. Deren Empfindlichkeit für Kräfte, die sogar unter 80 Mikronewton liegen, schafft die Papierversion mit 120 Mikronewton nicht. Die Vorteile wie der extrem niedrige Preis, das geringe Gewicht oder die einfache Erzeugung liegen allerdings auf der Hand, war doch bisher die Herstellung von Silikon-Sensoren ein äußerst aufwändiger Prozess. Bestimmte Consumer-Gadgets oder Medizinanwendungen der Zukunft könnten also durchaus profitieren.

Vergleichbare Diagnose-Instrumente aus Papier gibt es schon. "Diagnostics for All" http://www.dfa.org startet Mitte 2011 Feldversuche mit Papierchips, die eines Tages Leberschäden in Entwicklungsländern messen sollen.

Johannes Pernsteiner | pressetext.redaktion
Weitere Informationen:
http://www.harvard.edu
http://ieee.org

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