Im vom Europäische Forschungsrat geförderten Projekt „Smart Core“ wird ein Hybridmaterial zur Herstellung multisensorischer künstlicher Haut entwickelt – das simultan Temperatur, Feuchtigkeit und Druck wahrnimmt und entsprechend reagiert.
Die Haut ist ein zentrales menschliches Sinnesorgan. Mit ihr fühlen wir Feuchtigkeit, Temperatur und Druck – Sinneseindrücke, die als Signale an das Gehirn weitergeleitet werden. Die technische Nachahmung eines Systems wie der menschlichen Haut und ihrer Informationsverarbeitung ist eine enorme Herausforderung in der Technologie intelligenter Materialien. Dieser Herausforderung stellt sich die Chemikerin Anna Maria Coclite vom Institut für Festkörperphysik der TU Graz, die für ihren Forschungsansatz zur Entwicklung smarter künstlicher Haut vom Europäische Forschungsrat (European Research Council – ERC) mit dem ERC Starting Grant eine Förderung erhält.
Ziel des ERC-geförderten Projektes „Smart Core“ ist die Entwicklung eines Hybridmaterials, das simultan Temperatur, Feuchtigkeit und Druck wahrnimmt und entsprechend reagiert. Stand der Technik sind derzeit Materialien mit drei unterschiedlichen Sensoren für die Wahrnehmung und Übertragung der einzelnen Reize. Das „3-in-1“-Hybridmaterial, an dem Coclite mit ihrem Team arbeitet, soll die Sensorik künstlicher Haut vereinfachen und die sensorische Auflösung im Vergleich zu menschlicher Haut um das 20-fache steigern. Diese enorm gesteigerte sensorische Auflösung des neuartigen Hybridmaterials wird mittels einer Vielzahl von Nanostäbchen auf einer Oberfläche erzielt. Der „smarte Kern“ dieser Nanostäbchen, daher auch der Projektname „Smart Core“, besteht aus einem Polymer, das auf Temperatur und Feuchtigkeit anspricht und sich dann ausdehnt. Diese Dickenänderung des Polymers erzeugt einen Druck auf seine Hülle, die Nanostäbchen, die darauf sensitiv reagieren und wiederum Stimuli auslösen. Das Hybridmaterial wird es auf 2000 Sensoren pro Quadratmillimeter bringen und damit auf räumliche Auflösungen weit unter 1 mm, wie dies etwa in unseren Fingerspitzen der Fall ist.
Zur Entwicklung des Hybridmaterials verwendet Coclite die initiated Chemical Vapor Deposition-Methode (iCVD), eine chemische Gasphasenabscheidung, die am Massachusetts Institute of Technology entwickelt wurde. Coclite kombiniert diese mit der Atomic Layer Desposition-Methode (ALD), der sogenannten Atomlagenabscheidung. Durch diese Weiterentwicklung der iCVD-Methode, die Coclite aus den USA an die TU Graz brachte und die in Europa nur an vier Universitäten im Einsatz ist, werden nun notwendige Material-Manipulationen im Nanobereich möglich.
Als weitere Forschungsergebnisse aus dem Projekt Smart Core sind Erkenntnisse über die Herstellung von Nanokompositmaterialien für verschiedenste Anwendungen – von sensitiven Materialien, über die Formulierung von Arzneistoffen, bis zu Membranen und Sensoren – ebenso zu erwarten wie alternative Wege, die chemischen Eigenschaften und molekulare Ausrichtung von Polymeren mittels chemischer Gasphasenabscheidung zu kontrollieren.
Weitere Informationen: www.tugraz.at
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