A nn et te M ue ck KLARTEXT 2022 durch Diffusion Die Volumenänderung dauert daher recht lange Das Beispiel Gummibär zeigt schon wie viel Zeit dies benötigen kann Für einen Sensor ist das inakzeptabel So experimentierten wir an verschiedenen Möglichkeiten um die Messzeiten zu verkürzen Zusammen mit Daniela Franke vom Institut für Festkörperelektronik der TU Dresden testete ich ein Verfahren mit dem Wasser durch gezielt ins Hydrogel eingebrachte Poren schneller ein und austreten konnte Ein anderer Ansatz an dem ich forschte war die Wassermenge für die Volumen änderung möglichst gering zu halten Der Quellung oder Entquellung des Hydrogels wird hierbei mithilfe eines Gegendrucks möglichst entgegengewirkt Dazu ent wickelte ich mit Andreas Krause einem Chemiker aus meinem Graduiertenkolleg ein besonderes Hydrogel welches nicht nur auf die Salzkonzentration sondern auch auf Temperaturänderungen reagiert In einem verbesserten Sensoraufbau konnte ich so mit einer gezielten Temperierung des Hydrogels den erforderlichen Gegendruck erzeugen Auf diese Weise gelang es mir schließlich die Messzeiten des Sensors auf wenige Minuten zu reduzieren Zusätzlich konnten wir die Messgenauigkeit verbessern und den Messbereich erhöhen Dieses neue Messverfahren funktionierte so gut dass mein Doktorvater Gerald Gerlach und ich es patentieren ließen Die Vorteile von hydrogelbasierten Sensoren liegen vor allem darin dass das Sensorprinzip das Überführen von Quellen und Schrumpfen in ein elektrisches Signal un verändert bleiben kann Es muss lediglich das in diesem Beispiel salzsensitive Hydrogel durch ein anderweitig Auch stimulus responsive Hydrogele könnten sich als Sensoren eignen wenn diese gezielt so hergestellt werden dass sie auf bestimmte vorgegebene Umgebungs größen mit einer Volumenänderung reagieren Um den Sensor zu vervollständigen muss diese Volumenänderung dann noch in ein elektrisches Signal überführt werden Im Rahmen meiner Doktorarbeit habe ich an einem solchen hydrogelbasierten Sensor gearbeitet Die Wandlung in ein elektrisches Signal geschieht dabei über Umwege Das Hydrogel ist mit einer Platte verbunden Ändert das Hydrogel sein Volumen so biegt es die Platte verschieden stark durch In dieser Platte befinden sich elektrische Leitungen die bei Verformung ihren elektri schen Widerstandswert ändern Diese Widerstands änderung wirkt sich direkt auf das elektrische Signal an den Enden der Leitungen aus Beim Hydrogel handelt es sich um eine Substanz die auf den Salzgehalt reagiert Eingebaut in den Sensor war es so möglich verschiedene Kochsalzkonzentrationen zu messen Ein wesentliches Problem musste jedoch noch gelöst werden Die Gele reagieren sehr langsam Die Aufnahme beziehungsweise Abgabe von Wasser geschieht nämlich Simon Binder zeigt im Reinraumlabor einen der kleinen Sensoren Er besteht aus einem Hydrogel dessen Volumen änderungen in elektrische Signale über führt werden Das Ganze ist nicht größer als ein Gummibär 18

Hinweis: Dies ist eine maschinenlesbare No-Flash Ansicht.
Klicken Sie hier um zur Online-Version zu gelangen.