Elektronik

Neuartige Sensoren für Wearables aus Klopapier

Ingenieure der University of Washington haben saugfähiges Papier, das Toilettenpapier ähnelt, in eine neue Art von Sensoren verwandelt, die den Puls, einen Wimpernschlag und andere menschliche Bewegungen erkennen können. Solche Sensoren wären leicht, flexibel einsetzbar und preiswert.

Die Wissenschaftler konnten nachweisen, dass das Papier, das mit Nanokompositen beladen ist, wie ein Sensor fungiert, wenn das Papier zerrissen und die Fasern des Papiers zerbrochen werden. Es kann die Herzfrequenz, einen Fingerdruck oder die Bewegung von Fingern, sowie die Bewegung der Augen und mehr erkennen.

Das Innovative an der Entdeckung ist, laut Jae-Hyun Chung, Doktorand im Bereich Maschinenbau, dass man entsprechend behandeltes Papier als flexiblen, kostengünstiger Einweg-Sensor einsetzen könnte. Solche kleinen Sensoren, die in etwa so groß sind wie ein kleines Pflaster, bieten sich für eine Vielzahl von Anwendungen in verschiedensten Bereichen an.

So kann man den Sensor an einer Brille anbringen und darüber die Bewegung der Augen verfolgen. Man könnte ihn aber auch dazu verwenden, nachzuverfolgen, wie ein Kind mit Behinderungen in einem Heimtest zurecht kommt. Das kann unter Umständen anstrengende Krankenhausbesuche ersparen. Die Ergotherapie für Senioren wäre ein weiterer möglicher Anwendungsbereich. Aber nicht nur in der Gesundheitspflege auch in Unterhaltungselektronik und Robotik, könnten solche Sensoren zum Einsatz kommen.

„Sie können diese Sensoren verwenden und nach einmaligem Gebrauch einfach wegwerfen,“ sagt Chung. Für ihre Forschungen verwendeten die Wissenschaftler Papier, das dem von Toilettenpapier oder dem einer Küchenrolle ähnelt. Das Papier wird dann mit Kohlenstoff-Nanoröhrchen-Wasser getränkt. Kohlenstoff-Nanoröhrchen sind winzige Materialien, die elektrische Leitfähigkeit erzeugen. Jedes Stück Papier hat sowohl horizontale als auch vertikale Fasern, so dass, wenn das Papier zerrissen wird, die Richtung des Risses den Sensor darüber informiert, was passiert ist.

Bislang haben die Versuche nur im Labor stattgefunden. Die Forscher arbeiten daran geeignete kommerzielle Anwendungen zu finden. Im Dezember 2017 wurde ein vorläufiges Patent angemeldet. Der Artikel zum bisherigen Forschungsstand ist in der Februar-Ausgabe der Zeitschrift Advanced Materials Technologies erschienen. Die Studie wurde teilweise von Samsung Research America durch den Think Tank Team Award finanziert.

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