Folien für viele Funktionen

28. Jänner 2002, 19:53
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Linzer Forscher machen aus Plastik verformbare Lautsprecher

Linz - Vor rund 120 Jahren entdeckten die Brüder Curie erstmals, dass bestimmte Kristalle elektrische Signale aussenden, wenn man sie unter Druck setzt. Umgekehrt reagieren diese Materialien auf das Anlegen einer elektrischen Spannung mit einer Formänderung und können so auch Druck- oder Schallwellen erzeugen. Dieser piezoelektrische Effekt kommt mittlerweile in so unterschiedlichen Geräten wie Handys, Feuerzeugen und Nierensteinzertrümmerern zur Anwendung.

"Als Material wird derzeit meist bleihaltige Keramik verwendet, die aber schädlich für die Umwelt ist und auch nicht großflächig hergestellt werden kann", weiß Siegfried Bauer vom Institut für Experimentalphysik der Uni Linz. In einem vom FWF geförderten Projekt untersucht sein Team daher hochsensitive "Piezoelektrika" aus Plastik, die kostengünstig in beliebiger Größe und Form hergestellt werden können.

Ausgangspunkt dafür ist eine in Finnland entwickelte geschäumte Polymerfolie - dünner als ein menschliches Haar und wie ein Blätterteig mit zahlreichen kleinen Hohlräumen durchsetzt. Die Linzer Forscher haben nun herausgefunden, wie diese Schäume elektrisch aufgeladen werden können, um sie als piezoelektrische Elemente zu nutzen.

Der Trick: Sie legen an die Folie hohe elektrische Spannung an und erzeugen so, ähnlich einem Gewitter in der Natur, Mikroblitze in den Hohlräumen. Durch Abschalten der Spannung wird der Ladungstransport gestoppt - die positiven und negativen Ladungen bleiben in den Hohlräumen "gefangen", weil sie durch das isolierende Plastik nicht abfließen können. Nach dem Gewitter im Schaum, das nur Bruchteile einer Millionstelsekunde dauert, sind die Folien elektrisch aktiv.

Das größte Plus des neuen Materials liegt in der kostengünstigen Herstellung: Die Plastikschmelze wird einfach durch eine Düse gedrückt und noch während der Folienherstellung aufgeladen. Die Anwendungsmöglichkeiten gehen weit, wie Bauer erläutert: "Man könnte etwa Fußböden in Krankenhäusern oder Pflegeheimen großflächig mit piezoelektrischen Folien belegen, die Alarm schlagen, wenn Patienten aus dem Bett fallen oder schlafwandeln."

An Labormustern erfolgreich erprobt wurde auch schon die Umwandlung von elektrischen Signalen in Schallwellen. Damit lassen sich großflächige, sehr leichte Flachlautsprecher mit wenigen Millimetern Dicke produzieren, die man wie ein Poster an die Wand hängen kann.

Dank ihrer Verformbarkeit eignen sich solche "tönenden" Folien auch zur aktiven Lärmunterdrückung in Fahrzeugen, wo sie durch die Erzeugung von gezieltem Gegenschall störende Geräusche im Innenraum neutralisieren. Die in der Automobilfabrikation geforderte hohe Temperaturbeständigkeit ist daher die nächste Herausforderung. - Ziel sind hitzefestere Folien, die auch eine "Feuerprobe" von 120 Grad Celsius unbeschadet überstehen. (pro, DER STANDARD, Print-Ausgabe, 29. 1. 2002)

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