Piezoelektrische Fasersensoren
Die Piezoelektrizität findet in vielen Bereichen der Technik Anwendung. Beispielsweise bei Abstandssensoren im Automobil oder bei Ultraschallgebern in der Materialdiagnostik und Medizin, welche aufgrund des inversen piezoelektrischen Effektes funktionieren.
Hauptsächlich werden für diese Anwendungen piezoelektrische Keramiken verwendet. Das TITK bietet die Möglichkeit, durch die Verwendung des teilkristallinen, thermoplastischen Homopolymers Polyvinylidenflourid (PVDF) und von dessen Copolymeren piezoelektrische Sensoren mittels Hochtemperaturschmelzspinnverfahren herzustellen.
Anwendungen
Die Sensoren können in die verschiedensten Anwendungen integriert werden. Durch Ihre hohe Flexibilität bieten sie die Möglichkeit, in herkömmliche Prozessketten eingebunden zu werden und Bauteile zu funktionalisieren.
Anwendungsbeispiele
- Textilien
- Verbundwerkstoffe
- Betonbauteile
- Fenster, Fassaden, Fußböden
- Spritzguss- und Kautschukbauteile (aktuelles Forschungsvorhaben)
Integriert in die genannten Anwendungen, können die Sensorfilamente Beschädigungen über die Änderung akustischer Eigenschaften detektieren und lokalisieren. Piezoelektrische Fasersensoren generieren bei Verformung (Streckung, Biegung, Torsion) elektrische Ladungen, welche als elektrische Spannung ausgelesen werden kann. Dadurch ist es ihnen möglich, niederfrequent (auch im Sub-Hz-Bereich) Verformungen von Textilien oder anderen flexiblen Bauformen aufzuzeichnen.
Weitere Informationen
Forschungsprojekte
- Entwicklung einer Fertigungstechnologie zur Herstellung und Konfektionierung von Funktionsfasern und deren Integration zu einem textilen Flächensensor (BMWi / 20009BR, 2018-2021)
- Hochtemperaturfeste piezoelektrische Funktionsfasern (BMWi / INNO-KOM, MF200110, 2021-2023)
- Piezofaserbeton (BMWi / ZIM, ZF4690804WM9, 2019-2022)
- In-Line Faserelektrodierung (BMWi / INNO-KOM-OST, MF150097, 2016-2018)
- SmartTec-Netzwerk - SensorQ / (BMWi / ZIM, 16KN047532, 2016-2018)
Veröffentlichungen
- Ehrhardt, M.; Neupert, M.; Wegener, C.: „Piezoelectric Strings as a Musical Interface” (NIME 2020, Birmingham City University, Birmingham, 21.07-25.07.2020)
- Ehrhardt, M.; Todkar, B.S.; Szabó, L.: „Piezoelectric Fiber as a Textile Sensor”, (Aachen-Dresden-Denkendorf ITC, Dresden, 28.11.-29.11.2019)
- Ehrhardt, M.: “Application of Functional Fibers as Textile Sensors for the Detection of Presence of a Person” (Dornbirn MFC 2017, Dornbirn, 14.09.2017)
- Ehrhardt, M.: "Weiterentwicklung von textilen Sensorfasern mit Piezoeffekt im Einsatz zur Verschleißvorhersage von Werkzeugen“ (Smart-Tex Symposium, Weimar, 13.10.2016)
- Döbel, C.: „Development and Integration of Sensor Fibers for Smart Maintenance“ (Dornbirn MFC 2016, Dornbirn, 18.08.2016)
