Entwicklung eines multiparametrischen, ortsaufgelösten, elastischen Drucksensors

AUFGABENSTELLUNG

Mit gedruckten und flexiblen elektro­nische Komponenten können neuartige Funktions­materialien mit inte­grierten Sensoren, Aktuatoren und aktiv leuchtenden Komponenten herge­stellt werden. Die für diese Anwendungen notwendigen leit­fähigen Strukturen basieren entweder auf intrinsisch leit­fähigen Polymeren oder extrinsisch leit­fähigen, d. h. mit leit­fähigen Komponenten additivierten, hochge­füllten Dispersionen. Diese Tinten/­Dispersionen werden bspw. im Schablonendruck-, Siebdruck-, Tampondruck- und auch digitalen Druck­verfahren verarbeitet. Aufgrund der hohen Material­kosten und der mitunter schwierigen Hand­hab­bar­keit werden gedruckte, flexible elektro­nische Komponenten vor allem im Umfeld der High-Tech Industrie eingesetzt.

PROJEKTZIEL | ARBEITSHYPOTHESE

An diesem Punkt soll das Forschungs­vorhaben anknüpfen, indem ein dünner, elastischer, ortsauf­lösender und druck­empfindlicher Sensor entwickelt wird, der in einen textilen Verbund integriert werden kann. Dies wird möglich, indem elektrisch leit­fähige und im Digital­druck­prozess verarbeitbare Polymer­systeme auf Basis der Additivierung von industrie­üblichen Polymer­dispersionen (z. B. Polyurethan) mit Carbon­nano­partikeln entwickelt werden. Diese können vergleichs­weise kosten­günstig und in großen Mengen hergestellt werden. Im Digital­druck werden die leit­fähigen Polymer­dispersionen in Form eines vorder- und rückseitigen Kreuz­gitters auf elastischen Polymer­substraten zu einer Sensor­matrix aufgebaut.

NUTZEN | AUSBLICK

Durch die Entwicklungen können flexible, dehn- und knickbaren Druck­sensoren auf Polymer­basis hergestellt werden, die in elastische Polymer­verbunde inkludiert werden können. Neue Akzente in der Consumer-, Bekleidungs- und Medizinbranche könnten damit gesetzt werden. Vor allem im Bereich der Medizin­technik und der Sport­analytik wäre erstmalig die Daten­sammlung von Lauf- und Bewegungs­profilen sowie der Passform von Schuhen am gesamten Fuß, statt ausschließlich an der Fußsohle, möglich.