Sensor 2009: Sensoren für jede Lebenslage

Impedanzspektroskopie, Energy Harvesting und Sensoren mit Carbon Nanotubes sind die Schwerpunkte der Professur Mess- und Sensortechnik der TU Chemnitz. Die Wissenschaftler um Prof. Dr. Olfa Kanoun präsentieren ihre Forschung vom 26. bis zum 28. Mai auf der Nürnberger Messe Sensor 2009 am Gemeinschaftsstand Forschung für die Zukunft, Halle 12, Stand 12 – 222.

Intelligente Messverfahren

Impedanzspektroskopie kommt überall da zum Einsatz, wo unzugängliche Messgrößen ermittelt werden sollen. Anwendung findet sie in Technik, Grundlagenforschung und Medizin bei der Untersuchung und Beurteilung von Material- und Systemeigenschaften. Mit ihrer Hilfe lassen sich frequenzabhängige Phänomene von elektrochemischen Komponenten analysieren, ohne dass Messungen im Innern der Komponenten vorgenommen werden müssen. „Impedanzspektroskopie kann die komplexe Impedanz über mehrere Frequenzen zum Informationsgewinn nutzen“, sagt Dr. Uwe Tröltzsch von der Professur Mess- und Sensortechnik und erklärt: „Dabei entstehen erweiterte Möglichkeiten, um Effekte zu trennen, Messgrößen genauer zu bestimmen und unzugängliche Messgrößen zu ermitteln.“ So könnten innerhalb einer Batterie einzelne Alterungsmechanismen verfolgt werden oder bei Bodenfeuchtesensoren zusätzlich die Bodenart ermittelt werden. An der Professur Mess- und Sensortechnik wurde bisher unter anderem ein Projekt zur Qualitätsbeurteilung von Lebensmitteln mit Impedanzspektroskopie abgeschlossen, derzeit läuft ein Forschungsprojekt zur Batteriediagnose mit diesem Verfahren. Auf der Sensor 2009 zeigen die Wissenschaftler ein Modell der Impedanzmessung zur Untersuchung von Batterien.

Energie aus der Umgebung

Durch Energy Harvesting und drahtlose Kommunikation können Sensorsysteme ohne Zuleitungen und Batterien realisiert werden. Energie wird dabei aus der Umgebung gewonnen. „Im Gegensatz zu den allgemein bekannten Energiequellen der Natur wie Licht und Wind rücken hier vor allem Vibrationen, Temperaturunterschiede, Luftströmungen und mechanische Bewegungen in den Fokus der Betrachtungen“, erklärt Mitarbeiter Thomas Keutel und ergänzt: „Unsere Professur arbeitet derzeit an intelligenten Energiemanagement-Konzepten, die den Energiefluss innerhalb von autarken Systemen steuern, sowie am Entwurf von Energiewandlern aus elektrostatischen Feldern.“ Außerdem entwickelt die Chemnitzer Professur eine Testplattform, die als kleines Zertifizierungslabor agieren kann, um verschiedene Systemkomponenten eines Energiemanagementsystems unter unterschiedlichen Umweltbedingungen zu testen. So unterstützt sie bereits die Industrie bei der Charakterisierung auf dem Markt angebotener Energiewandler und Generatoren. Auf der Messe in Nürnberg stellen die Chemnitzer ein Prüfsystem für Thermogeneratoren vor, die Wärmeenergie in elektrische Energie wandeln.

Sensoren aus Kohlenstoff

Carbon Nanotubes sind mikroskopisch kleine Röhrchen aus Kohlenstoff. „Carbon Nanotubes zeigen hervorragende elektrische und mechanische Eigenschaften, die wesentliche Vorteile für Sensoren bieten“, berichtet Professurmitarbeiter Nghia Dinh-Trong. Mit ihnen lassen sich Dehnungsmessstreifen mit einer großen Empfindlichkeit realisieren. Diese lassen sich in beliebigen Formen herstellen und können ohne Klebstoff durch Selbsthaftung angebracht werden. Derzeit läuft an der Professur Mess- und Sensortechnik ein Forschungsprojekt zum Thema „Neuartige Dehnungsmessstreifen auf der Basis von Carbon Nanotubes“; entsprechende Dehnungsmessstreifen präsentieren die Wissenschaftler auch an ihrem Messestand.

Weitere Informationen erteilt Prof. Dr. Olfa Kanoun, Telefon 0371 531-36931, E-Mail olfa.kanoun@etit.tu-chemnitz.de