Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Haute Couture aus dem Labor für Experimentalphysik

25.09.2006
Flachste Drucksensoren, die sich auch zu sensiblen Textilien verarbeiten lassen, wurden jetzt von einem Team österreichischer PhysikerInnen entwickelt.

Der Aufbau eines genügend großen elektrischen Spannungsfeldes in Polymerschäumen stellte dabei den Durchbruch für den Erfolg dar. So gelang es, flächige Transistoren in Reaktion auf Druck zu schalten. Anwendungen, die sich aus diesem Projekt des Wissenschaftsfonds FWF ergeben können, sind z. B. flächige Mikrofone, Drucksensoren für Hautersatz oder eben interaktive Kleidung.

Flach ist das neue Chic in der Elektroindustrie. Die omnipräsenten Flachbildschirme geben davon Zeugnis. Möglich geworden sind solche Anwendungen durch flächige Transistoren (TFT). Seit einiger Zeit sind auch flächige Drucksensoren bekannt. Diese so genannten Ferroelektrete sind elektrisch geladene Polymerschäume, die in Reaktion auf Druck ein elektrisches Signal erzeugen. Bisher war es noch nicht gelungen, dieses Signal zur Schaltung flächiger Transistoren zu nutzen. Genau das aber schaffte jetzt ein österreichisch-amerikanisches Team. Ein Durchbruch bei der Entwicklung flächiger drucksensibler Schalter, die auf Grund ihrer Sensibilität und geringer Herstellungskosten viele Anwendungs-möglichkeiten haben.

ELEKTRO-SANDWICH

... mehr zu:
»FWF »TFT

"Es kommt auf die richtige Schichtung der Komponenten an", erklärt der Projektleiter Prof. Siegfried Bauer vom Institut für Experimentalphysik der Johannes Kepler Universität Linz. "Wir haben auf einem Trägermaterial aus Polymid einen Propylen-Schaum über einem TFT aufgebracht. Diese TFTs sind ja aus den Flachbildschirmen bekannt." Der polymere Propylen-Schaum ist der eigentliche Sensor. Bei Druck nähern sich die unterschiedlich geladenen Seiten der einzelnen Hohlräume im Schaum an und erzeugen ein elektrisches Signal. Dazu Prof. Bauer: "Das Tolle an dieser Kombination ist, dass die Schaltung des Transistors vorübergehend ist. Lässt der Druck auf die Propylen-Schicht nach, kehrt die Schaltung des Transistors in seine Ausgangslage zurück. Bisher hatte man in ähnlichen Versuchen nur permanente Schaltungen geschafft, in denen der Transistor nicht in seine Ausgangslage zurückkehrte. Das ist für einen Drucksensor natürlich ungeeignet. Dieser würde ja selbst bei Nachlassen des Drucks noch ein Signal abgeben."

FUNKTIONELLE FORSCHUNG

Der praktische Nutzen dieser Arbeiten des Teams um Prof. Bauer und seiner Kollegen an der Princeton University in den USA ergeben sich aus zwei Tatsachen: Zum einen ist die Drucksensibilität hoch und bei verschiedenen Druckstärken gegeben, zum anderen sind die verwendeten Materialien billig.

Dazu Prof. Bauer: "Die Druckempfindlichkeit des Sensors reichte in unseren Messungen von wenigen Pascal bis zu einem Megapascal. Das ist immerhin ein Unterschied von sechs Größenordnungen. Dabei wurde eine Spannung bis zu 100 V gemessen. Mehr als genug, um die Transistoren zu schalten. Tatsächlich ergaben unsere Berechnungen, dass die Spannungen bis zu 340 V betragen, diese aber auf Grund des Widerstandes in den Messapparaturen nicht direkt gemessen werden können." Aus dieser Empfindlichkeit ergibt sich z. B. die Möglichkeit der Verwendung als Mikrofon. Denn eine Lautstärke von 100 dB entspricht ca. einem Druck von 2 Pascal. Tatsächlich konnte das Team von Prof. Bauer anhand des Prototyps eines flächigen Mikrofons eine lineare Beziehung zwischen Lautstärke (bzw. Luftdruck) und erzeugter Spannung demonstrieren.

Die günstigen Produktionskosten der verwendeten Materialien sind ein weiterer Grund für die praktische Verwendbarkeit der neuen Entwicklung aus diesem Projekt des FWF. So wird das für die Polymerschäume verwendete Propylen heutzutage sowohl im Haushalt als auch in der Verpackungs- und Automobilindustrie verwendet ­ ohne dass die Eigenschaft als Ferroelektret genutzt wird. Auch die Preise für TFTs fallen ständig, und werden diese beiden Komponenten auf einen flexiblen Untergrund aufgebracht, dann steht der Verwendung als Drucksensor in künstlichem Hautersatz oder als Textil nicht mehr viel im Wege. Fashionista beware: Designed by FWF on a catwalk near you.

Veröffentlichung:

Flexible ferroelectret field-effect transistor for large-area sensor skins and microphones. Graz et al., Applied Physics Letters 89, 073501 (2006)

Wissenschaftlicher Kontakt:
Univ.-Prof. Dr. Siegfried Bauer
Institut für Experimentalphysik
Johannes Kepler Universität Linz
Altenberger Straße 69
4040 Linz
T +43 / 650 / 6168 527
E sbauer@jku.at
Der Wissenschaftsfonds FWF:
Mag. Stefan Bernhardt
Haus der Forschung
Sensengasse 1
1090 Wien
T +43 / 1 / 505 67 40 - 8111
E stefan.bernhardt@fwf.ac.at
Aussender:
PR&D - Public Relations for Research & Development
Campus Vienna Biocenter 2
1030 Wien
T +43 / 1 / 505 70 44
E contact@prd.at

Mag. Daniel Kainz | PR&D
Weitere Informationen:
http://www.jku.at
http://www.fwf.ac.at

Weitere Berichte zu: FWF TFT

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Physik Astronomie:

nachricht Blasen im Pulsarwind schlagen Funken
22.11.2017 | Max-Planck-Institut für Kernphysik

nachricht Eine Nano-Uhr mit präzisen Zeigern
21.11.2017 | Universität Wien

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Physik Astronomie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Kleine Strukturen – große Wirkung

Innovative Schutzschicht für geringen Verbrauch künftiger Rolls-Royce Flugtriebwerke entwickelt

Gemeinsam mit Rolls-Royce Deutschland hat das Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS im Rahmen von zwei Vorhaben aus dem...

Im Focus: Nanoparticles help with malaria diagnosis – new rapid test in development

The WHO reports an estimated 429,000 malaria deaths each year. The disease mostly affects tropical and subtropical regions and in particular the African continent. The Fraunhofer Institute for Silicate Research ISC teamed up with the Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME and the Institute of Tropical Medicine at the University of Tübingen for a new test method to detect malaria parasites in blood. The idea of the research project “NanoFRET” is to develop a highly sensitive and reliable rapid diagnostic test so that patient treatment can begin as early as possible.

Malaria is caused by parasites transmitted by mosquito bite. The most dangerous form of malaria is malaria tropica. Left untreated, it is fatal in most cases....

Im Focus: Transparente Beschichtung für Alltagsanwendungen

Sport- und Outdoorbekleidung, die Wasser und Schmutz abweist, oder Windschutzscheiben, an denen kein Wasser kondensiert – viele alltägliche Produkte können von stark wasserabweisenden Beschichtungen profitieren. Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) haben Forscher um Dr. Bastian E. Rapp einen Werkstoff für solche Beschichtungen entwickelt, der sowohl transparent als auch abriebfest ist: „Fluoropor“, einen fluorierten Polymerschaum mit durchgehender Nano-/Mikrostruktur. Sie stellen ihn in Nature Scientific Reports vor. (DOI: 10.1038/s41598-017-15287-8)

In der Natur ist das Phänomen vor allem bei Lotuspflanzen bekannt: Wassertropfen perlen von der Blattoberfläche einfach ab. Diesen Lotuseffekt ahmen...

Im Focus: Ultrakalte chemische Prozesse: Physikern gelingt beispiellose Vermessung auf Quantenniveau

Wissenschaftler um den Ulmer Physikprofessor Johannes Hecker Denschlag haben chemische Prozesse mit einer beispiellosen Auflösung auf Quantenniveau vermessen. Bei ihrer wissenschaftlichen Arbeit kombinierten die Forscher Theorie und Experiment und können so erstmals die Produktzustandsverteilung über alle Quantenzustände hinweg - unmittelbar nach der Molekülbildung - nachvollziehen. Die Forscher haben ihre Erkenntnisse in der renommierten Fachzeitschrift "Science" publiziert. Durch die Ergebnisse wird ein tieferes Verständnis zunehmend komplexer chemischer Reaktionen möglich, das zukünftig genutzt werden kann, um Reaktionsprozesse auf Quantenniveau zu steuern.

Einer deutsch-amerikanischen Forschergruppe ist es gelungen, chemische Prozesse mit einer nie dagewesenen Auflösung auf Quantenniveau zu vermessen. Dadurch...

Im Focus: Leoniden 2017: Sternschnuppen im Anflug?

Gemeinsame Pressemitteilung der Vereinigung der Sternfreunde und des Hauses der Astronomie in Heidelberg

Die Sternschnuppen der Leoniden sind in diesem Jahr gut zu beobachten, da kein Mondlicht stört. Experten sagen für die Nächte vom 16. auf den 17. und vom 17....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

IfBB bei 12th European Bioplastics Conference mit dabei: neue Marktzahlen, neue Forschungsthemen

22.11.2017 | Veranstaltungen

Zahnimplantate: Forschungsergebnisse und ihre Konsequenzen – 31. Kongress der DGI

22.11.2017 | Veranstaltungen

Tagung widmet sich dem Thema Autonomes Fahren

21.11.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Bakterien als Schrittmacher des Darms

22.11.2017 | Biowissenschaften Chemie

Ozeanversauerung schädigt Miesmuscheln im Frühstadium

22.11.2017 | Biowissenschaften Chemie

Die gefrorenen Küsten der Arktis: Ein Lebensraum schmilzt davon

22.11.2017 | Geowissenschaften