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Sonntag, 25.09.2016
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Elektronische Haut spürt Magnetfelder auf

Superflexibler Magnetsensor ermöglicht neue Anwendungen für Mensch und Roboter

Mit den Fingerspitzen Magnetfelder spüren oder Schaltern einen magnetischen Wink geben – ein neuer Magnetsensor könnte solche Dinge schon bald ermöglichen. Forscher haben eine Sensor-Folie entwickelt, die auf Magnetfelder reagiert und sich wie eine zweite Haut tragen lässt. Damit ließe sich ein magnetisches Sinnesorgan für den Menschen, aber auch eine neue Art von Wearables umsetzen, wie die Wissenschaftler im Fachmagazin "Nature Communications" berichten.
Die Sensorfolie an der Fingerspitze reagiert bei Annäherung an ein Magnetfeld.

Die Sensorfolie an der Fingerspitze reagiert bei Annäherung an ein Magnetfeld.

Viele Bakterien und Insekten können Magnetfelder spüren und sich danach orientieren, und auch bei einigen Wirbeltieren wie Vögeln, Haien und sogar Hunden kommt ein solcher Sinn vor. Wir Menschen tun uns mit einem solchen Sinnesorgan dagegen schwer. Daher sind wir auf technische Hilfsmittel angewiesen, um magnetische Feldlinien zu entdecken.

Michael Melzer vom Leibniz-Institut für Festkörper- und Werkstoffforschung (IFW) in Dresden und seine Kollegen haben nun einen Magnetsensor entwickelt, der sich wie eine zweite Haut tragen lässt. Möglich wird dies durch eine dünne, aber enorm stabile Polymer-Folie, auf der die Sensoren sitzen: Das Sensor-Pflaster lässt sich dadurch wie ein Gummiband um fast das Dreifache dehnen. Außerdem kann man es rollen, biegen, falten oder vollständig zerknüllen, ohne dass es an Funktionalität verliert.

Elektronische Haut spürt Magnetfelder auf


Dabei sind die Folien mit nur zwei Mikrometern Dicke und einem Gewicht von drei Gramm pro Quadratmeter so leicht, dass sie sogar auf einer Seifenblase schweben können. Aus dieser Sensor-Folie ließe sich daher problemlos ein künstliches Magnetorgan für Menschen herstellen, wie die Forscher erklären. Ähnlich wie die vor kurzem vorgestellten dehnbaren Sensorpflaster, die Temperatur oder Hautfeuchte messen, muss es nur auf die Haut aufgeklebt werden.


Das flexible Sensorpflaster lässt sich wie eine zweite Haut auf der Handfläche tragen.

Das flexible Sensorpflaster lässt sich wie eine zweite Haut auf der Handfläche tragen.

Mit einer solchen elektronischen Haut könnte der Träger die Stärke und den Verlauf statischer und dynamischer Magnetfelder wahrnehmen. Da der Sensor auf Annäherung reagiert, lassen sich damit außerdem berührungsfreie Schalter und Kontrollen herstellen. Mit einer solchen Folie an der Hand oder am Finger genügt es, einem magnetischen Schalter lediglich zu winken. Der künstliche Magnetsinn könnte damit auch als Grundlage für neue elektronische Wearables dienen.

Sensoren für künstliche und natürliche Muskeln


Anwendungsgebiete sehen die Forscher außerdem auch in der Robotik und in der Medizin: Die dehnbaren Sensoren könnten zum Beispiel den Zustand von künstlichen und natürlichen Muskeln überwachen. In intelligenten medizinischen Implantaten könnten sie damit verschiedene Funktionen übernehmen.

"Wir haben eine Interaktionsplattform zwischen Mensch und Maschine entwickelt, die berührungslos ist und auf die Haut aufgebracht werden kann", fasst Melzer zusammen. "Das eröffnet ein großes Anwendungsfeld für Bewegungssensoren bei Soft-Robotern oder bei funktionellen medizinischen Implantaten sowie für Magnetsensoren, die direkt auf die Haut aufgebracht werden." (Nature Communications, 2015; doi: 10.1038/ncomms7080)
(IWF Dresden, 04.02.2015 - AKR)
 
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