Der Spinnen-Sensor

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Spinnen nehmen selbst kleinste Schwingungen wahr. Nach ihrem Vorbild haben Forscher unglaublich empfindliche Sensoren entwickelt, die auf die Haut aufgebracht den Herzschlag messen oder an den Kehlkopf geklebt Befehle verstehen.

Das Testlabor der Natur liefert immer wieder Jahrmillionen alte, kostenlose „Patente“, die sich Wissenschaftler besonders auch aus dem Bereich der Sensortechnik zunutze machen. Wir berichteten erst vor kurzem von einem Photodetektor, der wie ein Tintenfisch „sieht“.

Jetzt haben sich Forscher der Seoul National University in Südkorea vom „Spinnensinn“ zur Entwicklung eines neuartigen, hoch empfindlichen Dehnungssensors inspirieren lassen. Die haarigen Gliederfüßler nehmen über eine Reihe winziger Spalten an ihren Beinen selbst schwächste Vibrationen am Boden oder in ihrem Netz wahr.

Die technische Umsetzung gelang durch das Aufbringen einer 20 Nanometer dünnen Platinschicht auf einen elastischen Kunststoff (Polyurethan-Acryl). Dabei wurde das leitfähige Platin kontrolliert mit hauchfeinen, parallelen Spalten versehen, die sich bei Vibrationen vergrößern und so den elektrischen Widerstand verändern.

Die neuartigen Sensoren sind einige Millimeter lang und weisen einige 100 Spalten auf, die bis in den Kunststoff reichen. Für die Empfindlichkeit des Sensors ist das Zickzack-Muster der Spalten ausschlaggebend, da dadurch die Anzahl der Leitungsbrücken kontinuierlich abnimmt, je weiter sich der Spalt öffnet. So steigt der elektrische Widerstand beim Dehnen nicht sprunghaft an.

Der Aufbau kann wie die Spinne winzigste Vibrationen detektieren. Dazu sind die Sensoren flexibel und äußerst widerstandsfähig – eine technische Nutzung in naher Zukunft ist also ziemlich wahrscheinlich, etwa im Bereich Wearable Computing (wir berichteten von der electronica 2014). So könnte das Gerät als Mikrophon fungieren. Am Hals einer Testperson wurden gesprochene Worte eindeutig unterschieden und das weitgehend unabhängig von Störgeräuschen aus der Umgebung. Und als Mini-Pulsmesser am Handgelenk könnte neben der Pulsmessung auch der Druckverlauf innerhalb der einzelnen Schläge wiedergegeben werden.

useoul.edu

Spiderman

Bionik: Spinnen sind Vorbild für einen neuartigen, hochempfindlichen Vibrationssensor.