Geheimnis der schallenden Schäume

10. August 2003, 20:51
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Linzer Forscher sind elektrisch aufladbaren Kunststoffschäumen auf der Spur, die als Druck- oder Schallsensoren eingesetzt werden

Wien - Das Geheimnis von elektrisch aufladbaren Kunststoffschäumen, die bereits als Drucksensoren eingesetzt und demnächst sogar als Mikrofone und Lautsprecher funktionieren könnten, haben Forscher der Universität Linz in Zusammenarbeit mit deutschen und finnischen Kollegen und mit Unterstützung des Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF) geklärt. Die Wissenschafter gingen der Ladungsverteilung im Inneren der Poren auf den Grund.

Dass man hauchdünne Kunststoffschäume elektrisch aufladen kann und diese dann als Drucksensoren funktionieren, ist schon länger bekannt, erklärte Siegfried Bauer, Professor am Institut für Experimentalphysik der Universität Linz. Beispielsweise in Finnland entstanden bereits innovative Firmen, die sich die neue Technologie zu Nutze machen. Der Clou ist, dass die einmal aufgeladenen Plastik-Schäume nach dem Anlegen von Elektroden auf Druck oder Verformung messbare elektrische Signale abgeben.

Intelligente Bodenbeläge

So können gleichsam intelligente Bodenbeläge konstruiert werden, welche Erschütterungen - die etwa vom Sturz einer Person herrühren - an eine Zentrale melden. Speziell in Altersheimen könnten derartige Einrichtungen Leben retten. Die Sensoren sind so fein, dass sie sogar auf Schall reagieren und so als Mikrofone funktionieren. Die Technologie verspricht die Herstellung von vergleichsweise billigen, dennoch hochqualitativen und auf Wunsch sehr großflächigen Schallsensoren.

Lautsprecher

So wie man ein herkömmliches Mikrofon als Lautsprecher und einen Lautsprecher als Mikrofon verwenden kann, lässt sich auch bei den Polymer-Schämen die Funktion umdrehen. Leitet man nämlich nicht elektrische Signale ab, sondern schickt man welche hinein, verformt sich das Material und arbeitet als Lautsprecher.

Dass dereinst in Discotheken und Tanzhallen anstatt riesiger Subwoofer einfach die Teppiche für die nötige Lautstärke sorgen werden, glaubt Bauer allerdings nicht. Speziell für satte Bässe muss nämlich eine ganze Menge Luft bewegt werden, und dafür werden die Schäume wahrscheinlich ungeeignet sein. Sie eigenen sich vielmehr für die Erzeugung von mittelhohen Tönen.

Feinstruktur elektrischer Vorgänge

Was am Linzer Institut aufgeklärt wurde, ist gleichsam die Feinstruktur der elektrischen Vorgänge in den Materialien. Bei der ursprünglichen Aufladung der Schäume durch Anlegen einer Spannung kommt es nämlich in den einzelnen Hohlräumen zu einer Art Mikrogewitter, wie Bauer es ausdrückt. Anschießend ist ein Teil der Oberfläche des Hohlraumes dauerhaft positiv, der andere negativ aufgeladen. Unter Druck werden diese aufgeladenen Oberflächen dann verformt, und es kommt über die angelegten Elektroden zu den messbaren Signalen. Umgekehrt führt die von außen angelegte Spannung - bei der Funktion Lautsprecher - zur Verformung der Hohlräume.

Die Linzer Forscher haben weiter festgestellt, dass man die rund einen Millimeter starken Schaum-Schichten auch abschnittsweise unterschiedlich polarisieren kann. So ist auf einer Stelle die positive Ladung etwa außen, an einer benachbarten Stelle innen an den Poren lokalisiert. "Dadurch lässt sich etwa erzeugter Ultra-Schall wie durch eine Linse focussieren", so der Physiker. (APA)

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