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Dienstag, 02 Februar 2021 09:00

Fingerkuppen-Sensor mit Feingefühl

von Stephan Reuter
Geschätzte Lesezeit: 1 - 2 Minuten
Der ultradünne Nanomesh-Sensor trägt sich wie eine zweite Haut auf der Fingerkuppe. Er kann so den ausgeübten Druck messen, ohne dass dabei der Tastsinn beeinträchtigt wird Der ultradünne Nanomesh-Sensor trägt sich wie eine zweite Haut auf der Fingerkuppe. Er kann so den ausgeübten Druck messen, ohne dass dabei der Tastsinn beeinträchtigt wird

Ein Team um David Franklin, Professor für Neuromuskuläre Diagnostik an der TUM, hat sich mit der Universität Tokyo zusammengetan. Hier haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler unter der Leitung von Prof. Takao Someya einen sogenannten Nanomesh-Sensor entwickelt. Er besteht aus vier ultradünnen, nanostrukturierten Schichten, die sich perfekt für die Messung des menschlichen Tastsinns eignen.

Als Passivierungs- und Trägerschicht dient eine Lage aus Polyurethan-Nanofasern. Darauf folgt eine ultradünne Schicht aus Gold, eine Zwischenlage aus Parylen-umhüllten Polyurethan-Nanofasern und zuletzt wieder eine Goldschicht. Eine abschließende dünne Schicht aus Polyurethan- und Polyvinylalkohol-Nanofasern schützt die vier Lagen des Sensors mechanisch.

Die Nanomesh Schichten werden im sogenannten Elektro-Spinning-Prozess hergestellt. Die Polyurethan-Nanofasern sind zwischen 200 und 400 Nanometer dünn, zweihundertmal dünner als ein menschliches Haar.

Die Goldschichten sind eine Art Linien-Matrix, die den funktionellen elektronischen Bestandteil des Sensors bildet. Um sie herzustellen wurde Gold auf einer Trägerschicht aus Polyvinylalkohol aufgebracht, ein Kunststoff der auch für Kontaktlinsen verwendet wird. Dieser wird nach der Herstellung der Schicht ausgespült, sodass nur noch die Goldfasern erhalten bleiben.

Ein Bereich, in dem der Sensor zum Einsatz kommen könnte, wäre die digitale Archivierung von Handwerk. Das feinmotorische Talent eines Uhrmachers könnte mit der Hilfe des Nanomesh-Sensors auf seinen Fingern genau dokumentiert werden.

Tatsächlich handelt es sich um den weltweit ersten Finger-Sensor, der ohne den Verlust des menschlichen Feingefühls Messungen durchführen kann. Und trotz seiner dünnen Beschaffenheit ist der Sensor sehr stabil: Bei Abriebversuchen mit einem Druck von einem Kilogramm pro Quadratzentimeter, was in etwa dem Atmosphärendruck entspricht, gingen seine Fähigkeiten auch nach 300 Wiederholungen nicht verloren. „Das zeigt, dass wir die Manipulation jeglicher Art von Objekten messen können – das war vorher nicht möglich.“

Quelle: TUM

Publikationen:

Sunghoon Lee, Sae Franklin, Faezeh Arab Hassani, Tomoyuki Yokota, Md Osman Goni Nayeem, Yan Wang, Raz Leib, Gordon Cheng, David W. Franklin, Takao Someya: Nanomesh pressure sensor for monitoring finger manipulation without sensory interference. Science, DOI: 10.1126/science.abc9735

 

Weitere Informationen

  • Ausgabe: 1
  • Jahr: 2021
  • Autoren: Stephan Reuter

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