Neuer Sensor funktioniert mit statischer Elektrizität

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Zweidimensional gefaltetete Nanostruktur
bringt 40 Prozent mehr Leistung bei Berührung

Neuer Sensor funktioniert mit statischer Elektrizität
Tragbarer Berührungssensor des KIST (Foto: eng.kist.re.kr)
Archiv | 17.10.2020 | Forscher des Korea Institute of Science and Technology (KIST) haben mit Werkstoff-Experten der Jeonbuk National University den ersten haptischen Berührungssensor entwickelt, dessen Reibungselektrizität um 40 Prozent effizienter ist als üblich. Diese Steigerung gelang ihnen mittels der Bildung einer gefalteten Struktur von Molybdändisulfid (MoS2).

Veränderte Struktur

Um ihr Ziel zu erreichen, haben die Forscher die Eigenschaften von MoS2, einem 2D-Halbleiter, mithilfe einer Laser-Synthese an die erforderlichen Bedüfnisse angepasst und dessen Struktur verändert, um den Wirkungsgrad der Reibungselektrizität deutlich zu erhöhen. Dafür unterzogen die Wissenschaftler das Material einer intensiven Wärmebehandlung, die in der Halbleiter-Herstellung angewandt wird.

 

Dieser Prozess erzeugte inneren Stress und Falten im Material, die dazu beitragen, die Kontaktfläche zu vergrößern und es einem entsprechend veränderten MoS2-Gerät ermöglichen, lang anhaltend 40 Prozent mehr Leistung zu bringen als flache Modelle. Das belegen zyklische Versuche der Wissenschaftler mit 10.000 Wiederholungen.

 

Sensor ohne Batterie

Durch die Integration des gefalteten 2D-Materials an einen Bewegungssensor, wie er bei Touchpads oder Touchscreen-Displays verwendet wird, gelang es den Forschern, einen leichten, flexiblen, sich selbst mit Strom versorgenden Bewegungssensor zu entwickeln, der ohne Batterie funktioniert. Dieser reagiert empfindlich auf Stimulation und kann sogar extrem schwache Berührungssignale ohne elektrische Stromzufuhr erkennen.

 

"Wir sind die Ersten, denen es gelungen ist, eine Materialsynthese mit einem 2D-Halbleiter-Material mit einer Anwendung von innerem Stress durchzuführen", erklärt Forschungsleiter Seoung-Ki Lee. Das Verfahren zeige einen Weg auf, um Reibungselektrizität effizienter zu machen, indem das Material mit einem Polymer kombiniert wird. Die Ergebnisse der Untersuchung wurden in "Nano Energy" veröffentlicht. (pte)


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