Elastischer GMR (giant magnetoresistance) Sensor mit dehnungsinvarianter Charakteristik
Quelle: Melzer M. et al. Nature Communications 6 6080 (2015)
Elektronik von Morgen wird in der Lage sein, sich ihrer Umgebung in vielerlei Hinsicht anzupassen und einen nahtlosen Übergang zu beweglichen, weichen und sogar biologischen Materialien schaffen. Die sich bereits in der Vermarktung befindlichen Elektronikprodukte aus dem Wearables-Bereich sind dabei erst der Anfang. In Zukunft kann multifunktionale Elektronik direkt auf beliebig komplex geformten oder verformbaren Objekten, einschließlich der menschlichen Haut, operieren und sich jeglichen Bewegungen optimal anpassen.
Die Entwicklung einer dehnbaren Elektronik steht an der Spitze von multidisziplinären Forschungsaktivitäten mit erstaunlichen Fortschritten. In den vergangenen Jahren wurde eine Vielzahl von elektronischen Elementen demonstriert, die in der Lage sind, sich wiederholt um ein Vielfaches weiter zu dehnen als die Bruchdehnung der funktionalen Materialien, aus denen sie bestehen, ohne ihre Funktionalität zu verlieren. Magnetosensitive Komponenten eröffnen dabei Möglichkeiten bei der berührungslosen Erfassung und Regelung von Bewegung, Orientierung und Annäherung für diese neue Form der Elektronik.
In diesem Artikel wird die Entwicklung, von der Demonstration des weltweit ersten elastischen Magnetfeld-Sensorelementes bis zur Verwirklichung einer Technologieplattform für robuste und skalierbare dehnbare Magnetosensorik, wiedergespiegelt. Mit den hier zusammengefassten Forschungsaktivitäten konnten wichtige Leistungsmerkmale wie Empfindlichkeit, Dehnbarkeit Miniaturisierung und Langlebigkeit der dehnbaren Magnetfeldsensorik um etwa zwei Größenordnungen verbessert werden. Aktuell stehen Sensorelemente mit denselben Eigenschaften wie auf herkömmlichen festen Trägern, jedoch mit einer Invarianz gegenüber Dehnungen bis zu 270%, zur Verfügung. Eine Vielzahl an neuen Technologien, wie 'electronic skins', 'smart textiles', 'soft robotics' sowie aktive medizinische Implantate und Unterhaltungselektronik werden von den magnetischen Funktionalitäten profitieren.
A review on stretchable magnetic field sensorics
M. Melzer, D. Makarov and O. G. Schmidt
Journal of Physics D: Applied Physics, Vol. 53, No. 8 (open access)
BAM Fachbereich Sensorik, mess- und prüftechnische Verfahren