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Freitag, 10 Juni 2022 12:00

Künstliche Haut

von Redaktion
Geschätzte Lesezeit: 1 - 2 Minuten
Künstliche elektronische Haut (E-Skin): Hochintegrierte flexible mikroelektronische 3D Sensorik nimmt Bewegung von Härchen auf künstlicher Haut wahr. (Quelle: TU Chemnitz) Künstliche elektronische Haut (E-Skin): Hochintegrierte flexible mikroelektronische 3D Sensorik nimmt Bewegung von Härchen auf künstlicher Haut wahr. (Quelle: TU Chemnitz)

Einem Forschungsteam aus Chemnitz und Dresden ist ein großer Schritt bei der Weiterentwicklung empfindungsfähiger elektronischer Haut (E-Skin) mit integrierten Härchen gelungen.

Während man in der Regel kleinste Berührungen der Härchen auf dem Arm spüren und auch die Richtung der Berührung zuordnen kann, gelang es technologisch bisher nicht, die Richtung taktiler Einflüsse auf E-Skin-Oberflächen zu erfassen. Die Einsatzfelder reichen vom Hautersatz über Anwendungen als medizinische Sensoren am Körper bis hin zu künstlicher Haut für zum Beispiel menschenähnliche Maschinen wie humanoide Roboter und Androiden.

Künstliche elektronische Haut (E-Skin): Mit der Mikro-Origami- Methode passen viele mikroelektronische Komponenten auf engsten Raum. (Quelle: TU Chemnitz)Künstliche elektronische Haut (E-Skin): Mit der Mikro-Origami- Methode passen viele mikroelektronische Komponenten auf engsten Raum. (Quelle: TU Chemnitz)Ein Forschungsteam unter Leitung von Prof. Dr. Oliver G. Schmidt, Inhaber der Professur Materialsysteme der Nanoelektronik sowie Wissenschaftlicher Direktor des Zentrums für Materialien, Architekturen und Integration von Nanomembranen (MAIN) der Technischen Universität Chemnitz, hat nun eine Methode vorgestellt, um eine äußerst empfindliche Einheit richtungsabhängiger magnetischer 3D-Sensoren zu entwickeln, die in ein E-Skin-System integriert werden kann. Über ihre Ergebnisse berichten sie in der aktuellen Ausgabe des renommierten Journals „Nature Communications“.

Kern des Sensorsystems ist ein sogenannter anisotropischer magnetoresistiver Sensor (AMR). Mit einem AMR können Veränderungen in Magnetfeldern präzise bestimmt werden.

Zur Entwicklung ihres hochkompakten Sensorsystems bedienten sich die Forscherinnen und Forscher des sogenannten „Mikro-Origami-Verfahrens“. Dieses Verfahren dient der automatischen Auffaltung von mehreren AMR Sensorkomponenten auf einem Chip in eine drei dimensionale Würfelstruktur, die das magnetische Vektorfeld auflösen kann. Mit der Mikro-Origami Methode passen viele mikroelektronische Komponenten auf engsten Raum mit Geometrien, die man mit konventionellen Mikrochip- Herstellungsverfahren nicht realisieren kann.

Das Forschungsteam integrierte die Mikro-Origami-Magnetsensoren in eine aktive elektronische Matrix, mit der jedes einzelne Sensorelement durch elektronische Schaltkreise bequem adressiert und ausgelesen werden kann. Darüber hinaus ist es dem Forschungsteam gelungen, die 3D-Magnetfeldsensoren mit feinsten künstlichen Härchen in eine künstliche Haut zu integrieren. Die Härchen wurden jeweils mit einer magnetischen Wurzel ausgestattet. Die Haut besteht aus einer elastischen Polymermatrix, in die Elektronik und Sensorik integriert wurde. Das ist so ähnlich wie bei echter organischer Haut, in der die Nerven und Sinneszellen eingebettet sind.

Publikation: C. Becker et al. A new dimension for magnetosensitive e-skins: active matrix integrated micro-origami sensor arrays. Nat. Comm. 13, 2121 (2022).

https://doi.org/10.1038/s41467-022-29802-7.

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  • Ausgabe: 5
  • Jahr: 2022
  • Autoren: Redaktion
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