Faltbare Tastatur? Neue Drucksensoren aus Papier könnten es möglich machen
Ein Prototyp aus beschichteten biologisch abbaubarem Papierblättern zeigt eine hohe Empfindlichkeit über einen weiten Druckbereich.
Prototyp eines Drucksensors auf Papierbasis.
(Bild: (c) Neha Sakhuja)
- Jan Oliver Löfken
Luft- oder Blutdruck, Höhe oder Gasflüsse – zahlreiche Daten lassen sich mit empfindlichen Drucksensoren erfassen. Sie finden sich in vielen Anwendungen und werden auch in ersten funktionellen Kleidungsstücken genutzt. Oft basieren sie auf piezoelektrischen Modulen oder Kunststoffen kombiniert mit Nanodrähten oder hauchdünnen, zweidimensionalen Materialien wie etwa Molybdändisulfid. All diese Sensoren müssen nach einer Nutzung aufwändig entsorgt werden. Als umweltfreundlichere und zugleich günstige Alternative entwickelten nun Forscher vom Indian Institute of Science in Bangalore einen sensiblen und biologisch abbaubaren Drucksensor auf Papierbasis.
Navakanta Bhat und seine Kollegen griffen für ihren Sensor zu einem hochwertigen, leicht porösem Papier. Dieses benetzten sie mehrmals mit einer Lösung aus dem Verbindungshalbleiter Zinnsulfid und ließen die aufgetragenen Schichten jedes Mal auf einer heißen Unterlage trocknen. Bis zu sieben dieser Papiere schichteten die Forscher übereinander. Dabei waren die Blätter abwechselnd völlig eben oder zu einer welligen Struktur verformt.
Glatt und wellig: Der Trick liegt zwischen den Papierschichten
Lastete auf diesem Papierstapel ein Druck, vergrößerte sich die Kontaktfläche zwischen den glatten und welligen Papierschichten. Dadurch erhöhte sich abhängig von der drückenden Last die elektrische Leitfähigkeit, die sich über die Messung der elektrischen Spannung bestimmen ließ. Aus diesen Messwerten konnte direkt auf den wirkenden Druck zurückgeschlossen werden. Beeindruckend war dabei die hohe Empfindlichkeit der Prototypen über einen weiten Druckbereich von 0 bis 120 Kilopascal.
Zur Demonstration dieser Druckempfindlichkeit konstruierten die Forscher mit ihren Drucksensoren eine leichte, faltbare Tastatur. "Doch zukünftige Anwendungen dieser Sensoren sind nur begrenzt durch unsere Vorstellungskraft", ist Navakanta Bhat überzeugt. Bis es zu einer Serienfertigung kommen könnte, wollen die Forscher aber vor allem die Langzeitstabilität ihrer Sensoren verbessern. "Dann könnten wir auch mit industriellen Produzenten kooperieren, um diese Sensoren in großen Stückzahlen zu fertigen", sagt Bhat.
(bsc)