Neuer Kombi-Sensor misst Licht und Wärme

Sensor-Multitalent: Berührungs-Potenzial für Roboter.

Bild: Thor Balkhed

Forscher der Universität Linköping (LiU) haben einen Sensor entwickelt, der Licht, Wärme und Berührung messen kann. Möglich macht dies eine Kombination mehrerer Materialien und physikalischer Phänomene. Das soll den Sensor für elektronische Haut bei Robotern oder Prothesen interessant machen, die dann wie echte Haut auf Körpertemperatur, Sonneneinstrahlung und die Berührung eines warmen Fingers reagieren könnte.

Wärme und Licht

In sogenannten pyroelektrischen Materialien entsteht beim Erhitzen oder Abkühlen kurzzeitig eine starke elektrische Spannung, während in thermoelektrischen Materialien langsam eine Spannung entsteht, wenn eine Seite warm und eine kalt ist. Beides ist für Sensor-Anwendungen geeignet. "Wir wollten das Beste beider Welten nutzen, also haben wir ein pyroelektrisches Polymer mit einem thermoelektrischen Gel kombiniert", sagt Magnus Jonsson, Leiter der Forschungsgruppe für Organische Photonik und Nanooptik am Labor für Organische Elektronik der LiU, gegenüber pressetext. Wie sich gezeigt hat, reagieren diese Materialien so miteinander, dass die messbaren Signale verstärkt werden.

Zudem setzt die Entwicklung auf das Phänomen der Plasmonen. "Plasmonen entstehen, wenn Licht mit Nanopartikeln von Metallen wie Gold und Silber interagiert. Der Lichteinfall führt dazu, dass die Elektronen in den Partikeln im Gleichklang schwingen", beschreibt Jonsson. Das kann Nanostrukturen spezielle optische Eigenschaften verleihen. Für den neuen Sensor bedeutet es, dass dieser dank einer geeigneten Goldelektrode mit Nanolöchern auch auf einfallendes Licht mit einem messbaren elektrischen Signal reagiert - also ein echter Kombi-Sensor wird.

Berührung statt Druck

Die Materialkombination hat noch einen weiteren Effekt für den Sensor "Er ist viel mehr berührungs- als druckempfindlich", erklärt Jonsson im pressetext-Gespräch. Eigentlich ist das genutzte Polymer auch piezoelektrisch und würde auch auf Druck reagieren. Doch im neuen Sensor spielt das eine deutlich untergeordnete Rolle. Er reagiert also wesentlich stärker auf die warme Berührung mit einem Finger statt auf jeglichen Druck, beispielsweise mit einem Plastikstab. Das könnte für elektronische Haut interessant sein, da künftige Roboter wohl oft anders reagieren sollten, wenn sie in Kontakt mit einem Menschen statt einem Gegenstand kommen.

Quelle: www.pressetext.com/Thomas Pichler