Hauchdünne Sensoren von der Natur inspiriert: Forscher entwickeln elektronische Spinnenseide

Cambridge-Forscher bauen hauchdünne Sensoren aus elektronischer Spinnenseide für medizinische und ökologische Anwendungen.

Sensoren Spinnenseide

Forscher entwickelten adaptive, umweltfreundliche Sensoren, die unauffällig auf biologische Oberflächen wie Finger oder Blütenblätter gedruckt werden können. © Universität Cambridge

Wissenschaftler der Universität Cambridge haben eine innovative Technologie entwickelt, die das Potenzial hat, die Welt der Bioelektronik grundlegend zu verändern. Inspiriert von der feinen Struktur der Spinnenseide, haben sie extrem leichte und umweltfreundliche Sensoren geschaffen, die unauffällig direkt auf biologischen Oberflächen wie der menschlichen Haut oder Pflanzenblättern angebracht werden können. Diese Entwicklung könnte in naher Zukunft eine kontinuierliche und nicht-invasive Gesundheitsüberwachung ermöglichen.

Sensoren beeinträchtigen Hautfunktionen nicht

Die Sensoren, die von Cambridge-Forschern entwickelt wurden, sind bemerkenswert klein – sie sind mindestens 50-mal dünner als ein menschliches Haar und so fein wie Spinnenseide. Ihre geringe Größe und das leichte Gewicht ermöglichen es, dass sie ohne Beeinträchtigung der natürlichen Funktionen der Haut auf diese gedruckt werden können. Der Clou an dieser Technologie ist, dass die Sensoren die Poren der Haut nicht verstopfen oder das natürliche Schwitzen behindern. Das ist für den Tragekomfort und die physiologische Funktionalität essenziell, heißt es im Bericht der Forscher der Cambridge-Universität.

„Orbital Spinning“: Sensoren passen sich perfekt an

Die bahnbrechende Methode hinter diesen Sensoren heißt „Orbital Spinning“. Dabei nutzen die Forscher eine Mischung aus Wasser und speziellen Materialien: PEDOT, ein umweltfreundliches Polymer, das Strom leiten kann, Hyaluronsäure und Polyethylenoxid. Diese Stoffe sind gut verträglich mit lebenden Organismen und sehr flexibel. So können sich die daraus hergestellten Fasern perfekt anpassen – egal ob an die feinen Linien eines Fingerabdrucks oder die zarten Strukturen eines Blumenblatts.

Sensoren genau und flexibel platzierbar

Professorin Yan Yan Shery Huang, die Leiterin des Forschungsteams, hebt die Bedeutung der Schnittstelle zwischen Gerät und Haut hervor: „Wenn man etwas auf einer biologischen Oberfläche genau erfassen möchte, ist die Schnittstelle zwischen Gerät und Oberfläche entscheidend.“ Weiter erklärt sie die Tragweite ihrer Forschung: „Mit unserer einfachen Herstellungstechnik können wir Sensoren fast überall platzieren und sie reparieren, wo und wann es nötig ist.“

Vielseitige Sensoren: Von Gesundheitsüberwachung bis Virtual Reality

Die Anwendungsmöglichkeiten dieser Sensoren sind vielfältig und revolutionär. In der Gesundheitsüberwachung könnten sie kontinuierlich Vitaldaten wie Herzrate, Temperatur und möglicherweise sogar chemische Zusammensetzungen des Schweißes überwachen, was frühzeitige Warnungen bei gesundheitlichen Abweichungen ermöglichen würde. In der virtuellen Realität könnten diese Sensoren die physische Erfahrung durch genaue Feedback-Systeme, die direkt auf der Haut sitzen, erheblich verbessern und so die Grenzen zwischen digitaler und realer Welt weiter verschwimmen lassen.

Sensoren können zur Überwachung der Umwelt dienen

Darüber hinaus könnte diese Technologie in der Umweltüberwachung zum Einsatz kommen. An Pflanzen angebrachte Sensoren könnten Daten aus der Umwelt sammeln oder die Gesundheit der Pflanzen überwachen. Die umweltfreundliche Herstellung dieser Sensoren, die kaum Abfall produziert und wenig Energie benötigt, steht im Einklang mit den globalen Bestrebungen, nachhaltige Technologien zu fördern.

Forschungsteam treibt innovative Sensor-Technologie voran

Das Forschungsteam plant, diese Technologie weiterzuentwickeln. Neue Materialien könnten sogar Funktionen wie Energieumwandlung oder integrierte Displays ermöglichen. Die Ergebnisse dieser Forschung sind in der renommierten Fachzeitschrift Nature Electronics erschienen. Sie zeichnen das Bild einer Zukunft, in der bioelektronische Sensoren allgegenwärtig, effektiv und umweltfreundlich sind.

In dem Video kann man die Sensoren im Einsatz sehen. Video: Universität Cambridge via Youtube: https://youtu.be/8ijw05oUS2s

Was du dir merken solltest:

  • Cambridge-Forscher haben extrem dünne Sensoren entwickelt, inspiriert von Spinnenseide. Diese können direkt auf Haut oder Pflanzen aufgetragen werden.
  • Diese Sensoren sind feiner als ein menschliches Haar. Sie stören weder die Poren noch das natürliche Schwitzen, was sie besonders angenehm zu tragen macht.
  • Die innovative Herstellungsmethode „Orbital Spinning“ verwendet umweltfreundliche Materialien. Diese passen sich flexibel an jede Oberfläche an und liefern präzise Daten, ohne die Natur zu beeinträchtigen.

Bild: © Universität Cambridge via Youtube

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