16.07.2018

Sensorik bezeichnet die Wissenschaft und die Anwendung von Sensoren zur Messung und Kontrolle von Eigenschaften und der Zusammensetzung technischer und biologischer Systeme und deren Veränderungen. Sensoren werden eingesetzt, um physikalische bzw. (bio)chemische Parameter direkt in einer Probe, einem Bauteil oder einem System zu bestimmen; dabei kann es sich um Verformungen, Beschleunigungen, Druck, Schall, Temperatur, Feuchtigkeit, pH-Wert oder chemische Inhaltsstoffe wie Gase, Ionen oder biologisch aktive Moleküle handeln. Es ist absehbar, dass neben den schon allgegenwärtigen physikalischen Sensoren (z.B. Abstands- oder Aufprall-Sensoren im Automobilbereich, Deformationssensoren in Bauteilen) auch (bio)chemische Sensoren in Zukunft in immer mehr Bereichen des täglichen Lebens eine wichtige Rolle spielen werden, ähnlich den einfach anwendbaren Schnelltests mit Teststreifen. Typische Applikationen liegen in der Bauwerks- und Umweltüberwachung, der patientennahen Diagnostik und der Prozesssteuerung und reichen von der Erfassung von Beschädigungen von Brücken durch Verkehrs- und Umweltbelastungen über Verfahren zur Bestimmung der Luftverschmutzung oder der Ausbreitung brennbarer Gase nach Havarien in Verkehr und Industrie bis zur Überwachung klinisch-chemischer Parameter in der medizinischen Diagnostik.

Eine Besonderheit von Sensoren ist, dass sie im Gegensatz zu anderen analytischen Messverfahren reversibel ansprechen. Damit ist eine kontinuierliche bzw. online-Überwachung der Messparameter möglich, was u.a. für die industrielle Prozesskontrolle oder die klinische Überwachung in der Intensivmedizin von großem Interesse ist. Neben Sensoren, die auf einer elektrochemischen Signalwandlung basieren wie beispielsweise pH- oder Sauerstoff-Elektroden, haben sich vor allem optische Sensorsysteme in den letzten Jahren etabliert. Das Funktionsprinzip optischer Sensorsysteme beruht neben Lichtlaufzeitmessungen und Interferenzen auf Farbstoffen, die durch Änderungen ihrer optischen Eigenschaften, also der Intensität und/oder spektralen Lage ihrer Absorptions- und/oder Fluoreszenzbanden, Änderungen untersuchter Parameter wie der Viskosität, der Temperatur und von Analytkonzentrationen anzeigen können. Weitere Trends in der Sensorentwicklung beinhalten immer kleinere Systemen (Miniaturisierung), energieautarke Sensoren und immer größere Datenmengen, die eine Auswertung mit chemometrischen Methoden erfordern.

Die BAM beschäftigt sich mit der (Weiter)Entwicklung von Sensoren für verschiedene Messgrößen, u.a. für pH und chemische Inhaltsstoffe z.B. bei Forschungsarbeiten zur frühzeitigen Erkennung von Materialkorrosion. Außerdem werden Validierungskonzpete und Referenzmaterialien insbesondere für die optische Sensorik entwickelt für Kalibrierungen, zur Funktionskontrolle und zur Methodenvalidierung.