Güldenes Gewebe macht Drucksensoren empfindlich

Clayton (Australien) - Es ist zwar nicht alles Gold, was glänzt: Aber auch Gold glänzt nicht immer. Zu winzigen Nanodrähten geformt, verliert das Edelmetall seinen Schimmer. In dieser Form besitzt Gold aber immer noch seine gute elektrische Leitfähigkeit sowie eine hohe Flexibilität. Ein Team von Wissenschaftlern in Australien hat sich diese Eigenschaften nun zunutze gemacht, um neuartige Drucksensoren zu entwickeln, die eine große Breite von Anwendungsfeldern abdecken können. Wie die Forscher im Fachblatt „Nature Communications“ schreiben, sind die Gold-Nanodrähte in biegsame Plastikfolien eingearbeitet. Damit können die Drucksensoren etwa als Pulsmesser am Arm getragen werden. Die Sensoren lassen sich aber auch in die künstliche Haut von Roboterhänden integrieren oder könnten dazu dienen, technische Geräte zu überwachen.

„Die Sensoren haben auch die Fähigkeit, verschiedene komplexe Kräfte zu unterscheiden wie etwa Drücken, Biegen, Verwindung und akustische Schwingungen“, berichtet Shu Gong von der Monash University in Clayton. Bei jeglicher Art von äußerer Kraft ändert sich das Spannungsprofil der Sensoren auf charakteristische Weise. Zum Betrieb reicht dank der kleinen Betriebsspannung von 1,5 Volt eine einfache Batterie. Genügsam sind die Sensoren auch: Der Verbrauch liegt bei lediglich 0,03 Milliwatt und verspricht eine lange Betriebsdauer.

Wie die Forscher betonen, ist das Herstellungsverfahren einfach und auch für eine Produktion in größeren Stückzahlen geeignet. Die extrem dünnen Gold-Nanodrähte werden in eine Lösung gebracht, in die dann ein dünnes Gewebepapier getunkt wird. Das Papier wird dann wieder herausgezogen und getrocknet. Den ganzen Prozess wiederholt man mehrfach, bis die Oberfläche des Papiers mit Gold-Nanodrähten überzogen ist. Das Papier fixierten die Forscher dann zwischen zwei dünnen Kunststofffolien mit eingeprägten Elektroden. Wenn Druck auf die Folien ausgeübt wird, ändert sich die Anzahl der Gold-Nanodrähte, die die Elektroden berühren. Dank dieses einfachen Bauprinzips sind die Sensoren sowohl schnell als auch sensibel. Einige Anwendungen haben die Forscher bereits ausprobiert. So taugen die goldhaltigen Fühler sowohl als Pulsmesser wie auch, um akustische Signale aufzufangen. Sie könnten in Zukunft aber auch in Robotersensoren oder als flexible Touch-Screens Anwendung finden.