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Neue Sensoren messen Dehnungen und Drücke

Forscher vom Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC in Würzburg haben nun Sensoren entwickelt, die sich im Extremfall auf die doppelte Länge ziehen lassen. Zudem sollen sie sehr biegsam sein. Beispielsweise sind sie in den Autositz einbringbar. Dort messen sie, ob dieser belegt ist und wie die Person sitzt - vornübergebeugt oder angelehnt. Auch sollen sie erfassen, ob es sich um ein Kind oder einen Erwachsenen handelt. "Die Folien können zum einen Dehnungen messen, zum anderen Drücke", erklärt Dr. Holger Böse, wissenschaftlich-technischer Leiter des Centers Smart Materials am ISC. "Sie bestehen aus einer stark dehnbaren Elastomerfolie, die auf beiden Seiten mit flexiblen Elektroden beschichtet ist. Wird der Sensor gedehnt, etwa durch die Verformung des Sitzes, ändert sich seine Dicke und damit die elektrische Kapazität, was wir messen können." Im Gegensatz zu den herkömmlichen, recht starren Dehnungsmessstreifen lassen sich die neuen dielektrischen Elastomersensoren im Extremfall um 100 Prozent dehnen - man kann sie also auf die doppelte Länge ziehen, erklärt das Fraunhofer-Institut.

Je nach Einsatzgebiet der so genannten Smart Materials könne es sinnvoll sein, mehrere Elektrodenpaare auf die Elastomerfolie aufzubringen. So etwa, wenn die Forscher Druckverteilungen messen wollen wie bei der Sitzplatzbelegung. Jedes Elektrodenpaar dient dann quasi als eigener Sensor und misst den lokal auftretenden Druck. "Auf diese Weise können wir genau sagen, an welcher Stelle sich der Druck in welchem Maße ändert", berichtet Böse.

Das Material, aus dem die Sensoren hergestellt werden, passen die Forscher an die jeweilige Anwendung an. Die Elastomerfolie besteht aus einem Polymer, bei dem die einzelnen Moleküle chemisch miteinander verknüpft sind, erläutert das Institut. Je besser vernetzt die Moleküle seien desto härter werde das Material - ähnlich wie ein feinmaschiges Fischernetz fester ist als ein grobmaschiges. In welchem Maß sich das Polymer verknüpft, können die Wissenschaftler steuern: "Soll der Sensor hohe Drücke messen, stellen wir eine härtere Elastomerfolie als Trägermaterial her, bei geringen Drücken dagegen weichere", erklärt Böse.

Auf der Messe Sensor+Test stellen die Forscher verschiedene Demonstratoren vor. In einigen Jahren - so hoffen die Experten - könnten die Sensoren marktreif sein.
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