Ein neues Zeitalter flexibler piezoelektrischer Sensoren für Menschen und Roboter

BerlinForscher in Japan haben einen neuen flexiblen Sensor entwickelt, der sowohl Bewegungen von Menschen als auch von Robotern überwachen kann. Die Hauptinnovation ist ein neues Material, das aus dünnen Fasern von Polyvinylidenfluorid (PVDF) und Dopamin besteht. Dieses neue Material ist leistungsfähiger, stabiler und kostengünstiger als bestehende Optionen. Diese Verbesserung könnte die Bereiche Medizin, Gesundheitswesen und Robotik erheblich voranbringen.

Viele aktuelle Sensoren sind teuer oder nicht empfindlich genug. Das neue Design soll diese Probleme beheben, indem es ein Herstellungsverfahren namens Elektrospinnen verwendet. Dieses Verfahren erzeugt ein starkes und gleichmäßiges Netzwerk aus PVDF-Nanofasern. Anschließend werden sehr feine PVDF-Nanofasern in das Netzwerk integriert.

Was diesen neuen Sensor besonders macht:

• Kostengünstige Herstellung
• Hohe Empfindlichkeit
• Verbesserte Stabilität

Das Material weist nun eine verbesserte Beta-Kristallstruktur auf, was den piezoelektrischen Effekt in PVDF-Materialien verstärkt und zu einer besseren Sensoreffizienz führt. Zudem fügten die Forscher während des Elektrospinnens Dopamin hinzu, wodurch eine schützende Kern-Schale-Struktur entstand.

Professor Ick Soo Kim von der Shinshu University entdeckte, dass die PVDF/Dopamin-Verbundmembransensoren hervorragend funktionierten. Diese Sensoren konnten Kräfte zwischen 1,5 und 40 N messen und waren besonders empfindlich bei kleinen Kräften, insbesondere im Bereich von 0 bis 4 N. Sie erwiesen sich zudem als sehr langlebig im Gebrauch.

Lesen Sie auch:

Heute · 07:03

Uruguays Amethystgeoden: ein neuer wissenschaftlicher Einblick

Diese Sensoren wurden als tragbare Geräte zur Messung menschlicher Bewegungen getestet und waren in der Lage, Aktionen wie Fingertippen, Knie- und Ellbogenbeugen, Fußstampfen, Sprechen und Handgelenkspulse zu erkennen.

Erschwingliche Massenproduktion und umweltfreundliche Materialien könnten einen großen Einfluss auf die Technologie haben. Dies betrifft sowohl die Gesundheitsüberwachung und Diagnostik als auch die Robotik.

Humanoide Roboter, wie Teslas "Optimus," werden immer fortschrittlicher. Sie können menschliche Bewegungen nachahmen und wie Menschen gehen. Derzeit verfolgen hochmoderne Sensoren ihre Bewegungen, aber neue piezoelektrische Sensoren auf Nanofaserbasis könnten diese ersetzen. Diese neuen Sensoren arbeiten effizienter und sind kostengünstiger.

Das Forschungsteam beabsichtigt, die elektrische Leistung des Materials zu erhöhen, um die Sensoren praktischer zu machen. Diese Verbesserung könnte es flexiblen elektronischen Bauteilen ermöglichen, ohne zusätzliche Stromquelle zu funktionieren. Diese Entwicklung könnte den Übergang zu mehr Automatisierung und besserer Vernetzung beschleunigen.

Diese neue Sensordesign kann das Leben komfortabler und nachhaltiger gestalten. Fortschritte in der Sensortechnologie sind von großer Bedeutung, da wir im Alltag vermehrt fortschrittliche Roboter und tragbare Elektronik nutzen.