Papiersensoren mit vielversprechenden Anwendungsmöglichkeiten
Ingenieure der "University of Washington" haben Seidenpapier – oft als Papiertaschentuch, Serviette oder auch Toilettenpapier in Verwendung – in einen neuen tragbaren Sensor verwandelt, der einen Herzschlag, einen Wimpernschlag und andere menschliche Bewegungen erkennen kann. Der Sensor ist leicht, flexibel und kostengünstig und kann in Bereichen wie Gesundheitswesen, Unterhaltung und Robotik eingesetzt werden.
Die Technologie basiert darauf, dass mit Nanokompositen beladenes Papier zerrissen wird und die Fasern des Papiers brechen, wodurch es als Sensor fungieren kann. Es kann einen Herzschlag, die Fingerkraft, Fingerbewegungen, Bewegungen des Augapfels und mehr erkennen, sagte Jae-Hyun Chung, Professor für Maschinenbau und Hauptautor der Studie.
"Die wichtigste Innovation ist ein Einweg-Sensor aus günstigem Seidenpapier", sagt Chung. "Wenn wir die Probe zerreissen, funktioniert sie als Sensor."
Diese kleinen Sensoren in Pflaster-Größe können auf verschiedenen Gebieten eine Vielzahl von Anwendungen ermöglichen. Zum Beispiel kann der Gang einer Person oder die Augenbewegungen überwacht werden, um die Gehirnfunktion zu bestimmen oder die Handlungen eines Spielers in einem Spiel zu verfolgen. Der Sensor könnte erfassen, wie sich ein Kind mit Behinderung zu Hause bewegt, und dem Kind damit den Krankenhausbesuch ersparen. Ausserdem könnte der Sensor in der Ergotherapie für Senioren eingesetzt werden.
„Sie können diese Sensoren verwenden und nach einmaligem Gebrauch können sie weggeworfen werden", sagte Chung.
In ihrer Forschung verwendeten die Wissenschaftler ein Toilettenpapier-ähnliches Papier. Das Papier wird übergossen mit einer Lösung, die Kohlenstoff-Nanoröhrchen enthält. Kohlenstoff-Nanoröhrchen sind winzige Materialien, die eine elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Jedes Stück Seidenpapier hat sowohl horizontale als auch vertikale Fasern. Wenn das Papier zerrissen wird, erkennt der Sensor anhand der Richtung des Risses, was passiert ist. Um die Augenbewegung einer Person zu verfolgen, sind sie an der Lesebrille angebracht.
Bis jetzt ist die Technologie noch nicht über die Forschungslabors hinausgekommen, doch die Forscher hoffen, eine geeignete kommerzielle Nutzung zu finden. Ein vorläufiges Patent wurde im Dezember 2017 eingereicht.