Ein Sensibelchen unter den Sensoren - wissenschaft.de
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Ein Sensibelchen unter den Sensoren

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Haarstruktur des sensorischen Materials. Credit: Nature Mat., doi: 10.1038/NMAT3380
Forscher haben ein sensibles Schichtmaterial entwickelt, das so empfindlich ist, dass es sogar noch die Schritte eines Marienkäfers wahrnehmen kann. Käfer lieferten auch das Vorbild für die Struktur des Sensors: Wie die Flügel der Insekten ist auch das künstliche Material aus Schichten winziger Haarstrukturen aufgebaut, die ineinandergreifen. Bei Käfern sorgt dies für die flexible Stabilität der Flügel, im Fall des Sensors lösen die Härchen dagegen bei Druck Impulse aus. Das empfindsame Material eigne sich hervorragend für Roboter- und Prothesen-Technik mit feinem Tastsinn, sagen Kahp-Yang Suh von der Seoul National University und seine Kollegen.

Die ?Härchen? des Sensor-Materials sind nur etwa 100 Nanometer dick. Zum Vergleich: Ein menschliches Haar hat einen Durchmesser von ungefähr 80.000 Nanometern. Die winzigen Borsten aus Polymerfasern sind von einem Hauch Metall überzogen, um sie elektrisch leitfähig zu machen. Sie sitzen auf einer Polymer-Schicht, so dass das Material in eine Art Sandwich-Struktur gelegt werden kann, bei der die haarigen Seiten ineinander greifen. Wenn das Material nun zusammengedrückt wird, verbiegen sich die Haarstrukturen leicht und verändern dadurch ihren elektrischen Widerstand, was angeschlossene Messinstrumente anzeigen können.

Sogar die Richtung der Druckeinwirkung wird erfasst

Das System übertrifft den Forschern zufolge nicht nur die Sensitivität der menschlichen Haut, es leistet außerdem eine weitere Schlüsselfunktion seines natürlichen Vorbildes: Die differenzielle Wahrnehmung von Druck-, Scher- und Torsions-Kräften. ?Die menschliche Haut kann unterschiedliche Belastungsrichtungen unterscheiden, aber die meisten künstlichen Sensoren können das bislang nicht?, sagt Suh. Für die Feinheit eines technischen Tastsinns sei diese räumliche Wahrnehmungsfähigkeit aber entscheidend.

Das neue Material könnte somit dazu dienen, Prothesen oder Greifer von Robotern mit noch mehr Fingerspitzengefühl auszustatten, sagen die Entwickler. Aber auch andere Anwendungen könnten offenbar von der Technik profitieren: Die Forschergruppe ist nach eigenen Angaben mit einem Healthcare-Unternehmen im Gespräch, das mit dem neuen Material Geräte zur Überwachung des Herzschlags entwickeln will.

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Kahp-Yang Suh (Seoul National University) et al.: Nature Mat., doi: 10.1038/NMAT3380 © wissenschaft.de ? Martin Vieweg
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