Wearables

Sensortechnologien aus Silikonfolie

| Autor / Redakteur: Dr. Thomas Lobreyer * / Sebastian Gerstl

Präzisionsfolien aus Silicon können aufgrund ihrer dielektrischen Eigenschaften für neuartige Sensoren, Aktuatoren und Generatoren eingesetzt werden. Die hauchdünnen Filme werden in Burghausen unter Reinraumbedingungen hergestellt.
Präzisionsfolien aus Silicon können aufgrund ihrer dielektrischen Eigenschaften für neuartige Sensoren, Aktuatoren und Generatoren eingesetzt werden. Die hauchdünnen Filme werden in Burghausen unter Reinraumbedingungen hergestellt. (Bild: Wacker Chemia AG)

Hightech-Textilien mit Sensorfunktionen sind als Life-Style-Produkte, im Gesundheitswesen oder zur persönlichen Fitnessüberwachung immer mehr gefragt. Dielektrische elektroaktive Polymere (dEAPs) ermöglichen eine präzise und effizient arbeitende Methode, um vielfältige Elektronik unaufdringlich in Wearables zu integrieren.

Wearables haben sich inzwischen zur Trendtechnologie entwickelt. Laut einer Studie von IDTechEx wird sich der Markt mit tragbaren Sensoren – derzeit beläuft er sich auf rund zwölf Milliarden US-$ – in den nächsten zehn Jahren verdreifachen. Experten schätzen, dass 2019 rund 700 Millionen Einheiten produziert werden. Fast 90 Prozent der Wearables gehen in verbrauchernahe Anwendungen wie Unterhaltungselektronik, Gesundheit & Rehabilitation, Sport & Freizeit oder Wellness. Auch Industrie und Medizin setzen immer mehr auf Smart Textiles. Zwischen 2012 bis 2016 wuchs der Markt für textilbasierte Sensorik im Medizinbereich um fast 50 Prozent, so die Experten von TechNavio.

Gemeinsam mit dem dänischen Unternehmen LEAP Technology entwickelt der Münchner Chemiekonzern Wacker daher elektronische Bauteile, die sich unauffällig in Textilien integrieren lassen. LEAP gewann für seine Entwicklungsarbeit bereits mehrere Technologiepreise.

Herzstück solcher Sensoren sind sogenannte dielektrische elektroaktive Polymere, kurz dEAPs. LEAP Technology fertigt diese aus Elastosil-Film, einer flexiblen Silikonfolie des Münchner Chemiekonzerns. Die hauchdünne Präzisionsfolie ist zwischen zwei leitfähigen Elektroden aus rußgefüllten Silikonen eingebettet, die ebenfalls von Wacker stammen. Alle drei Schichten bilden einen flexiblen Kondensator, der in der Lage ist, elektrische Ladung aufzunehmen und zu speichern. Wird der Silikonkondensator – etwa durch eine Bewegung – mechanisch verformt, ändert sich auch dessen Kapazität.

Solche Kapazitätsänderung lassen sich in feinen Nuancen messen und damit für sensorische Zwecke nutzen, etwa um Körperbewegungen sichtbar zu machen. Dadurch können Ärzte den Gesundheitszustand ihrer Patienten beobachten oder Therapeuten falsche Bewegungsabläufe korrigieren.

dEAP-Folien besitzen noch weitere Eigenschaften. In Aktuatoren können sie beispielsweise kleinere Bewegungen steuern. Auf diese Weise lassen sich sehr präzise und effizient arbeitende Pumpen, Schalter, Ventile, elektrische Relais, künstliche Muskeln, Greifwerkzeuge oder Lautsprecher konstruieren. Stapelt man viele Hundert aus Silikonfolie bestehende Kondensatoren übereinander – Experten sprechen hier von Stacks –, ist es sogar möglich, mit Hilfe von Bewegung Strom zu erzeugen. In dem von der Bundesregierung öffentlich geförderten Epo-Sil-Projekt haben Bosch und Wacker bereits mit Erfolg einen Generator entwickelt, der das Auf und Ab von Meereswellen zur Stromgewinnung nutzt.

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