Selbstmontierende smarte Sensoren revolutionieren tragbare Technologie

BerlinWissenschaftler der Penn State haben ein neuartiges Material für tragbare Technik, weiche Roboter und medizinische Geräte entwickelt. Dieses Material ist weich, dehnbar und kann sich selbst aufbauen. Es ähnelt dabei den Geweben und Organen des menschlichen Körpers.

Wichtige Eigenschaften:

• Hochleitfähig
• Weich und dehnbar
• Selbstmontage ohne zusätzliche Aktivierung
• 3D-druckbar

Das neue Material besteht aus flüssigem Metall, einem leitfähigen Polymer namens PEDOT:PSS und einer wasserfreundlichen Polyurethansorte. Beim Drucken und Erhitzen bilden die flüssigen Metallpartikel auf der Unterseite eine elektrisch leitende Bahn, während die Partikel auf der Oberseite eine Isolierschicht schaffen, um das Austreten von Signalen zu verhindern.

Tao Zhou, Assistenzprofessor für Ingenieurwissenschaften und Mechanik an der Penn State, machte auf die Probleme früherer Methoden aufmerksam. Frühere Ansätze mit flüssigmetallbasierten Leitern erforderten zusätzliche Schritte wie Dehnen oder den Einsatz von Lasern zur Aktivierung. Diese zusätzlichen Schritte führten oft zum Versagen der Geräte und verkomplizierten den Prozess erheblich.

Die neue Methode des Penn State Teams erspart unnötige Schritte. Das Material weist bereits eine hohe Leitfähigkeit auf. Diese Verbesserung erhöht die Zuverlässigkeit von tragbaren Geräten und vereinfacht deren Herstellung.

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Die leitfähige Schicht ist entscheidend für die präzise Datenerfassung. Sie eignet sich hervorragend zum Aufzeichnen von Muskelbewegungen und zum Messen von Belastungen am Körper. Die isolierende Schicht verhindert Signalverlust und garantiert so die Genauigkeit der Daten.

Die Forschungsergebnisse wurden in Advanced Materials veröffentlicht. An der Studie arbeiteten auch die Doktoranden Salahuddin Ahmed, Marzia Momin, Jiashu Ren und Hyunjin Lee mit. Unterstützt wurde die Arbeit durch das Taipei Tech-Penn State Collaborative Seed Grant Program.

Zhou betonte die Möglichkeit, das Material mittels 3D-Druck herzustellen. Dadurch lassen sich maßgeschneiderte Geräte für unterschiedliche Anwendungen einfacher produzieren. Das Team arbeitet vor allem an Technologien zur Unterstützung von Menschen mit Behinderungen.

Das neue Material beseitigt viele Probleme, die bei älteren Methoden auftraten. Es leitet Strom effizient und arbeitet zuverlässig ohne zusätzliche Schritte. Diese Entdeckung könnte tragbare Technologie und medizinische Geräte revolutionieren. Das Team der Penn State untersucht weiterhin, welche weiteren Möglichkeiten bestehen.