Künstliche Haut mit echten Gefühlen

Die Sensoren, etwa für Druck oder Temperatur, basieren in den meisten Fällen auf dem piezoelektrischen oder piezoresistiven Effekt. Hierbei induziert ein äußerer Druck, der das Material deformiert, einen elektrischen Strom oder verändert den elektrischen Widerstand, der gemessen werden kann. Piezoelektrische Materialien sind beispielsweise Zinkoxid (ZnO), Bariumtitanat oder das organische Polyvinylidenfluorid (PVDF).

Piezoelektrisches ZnO ist Bestandteil eines extrem feinfühligen und hochauflösenden Hybridmaterials, das Professor Dr. Anna Maria Coclite und ihr Team vom Institut für Festkörperphysik an der TU Graz entwickelt haben. Die Forschenden versahen ein Trägermaterial aus Polyurethanacrylat mit winzigen Vertiefungen und stellten so eine Art Schablone für die Sensoren her. In die Vertiefungen brachten sie eine Lage ZnO auf und füllten diese mit einem Hydrogel auf. Das Ergebnis: In dem Material waren einzelne druckempfindliche Nanostäbchen mit einem Durchmesser von 500 nm im Abstand von ebenfalls 500 nm vertikal angeordnet.

»Die ersten Materialsamples sind 6 µm dünn. Es ginge aber noch dünner«, erklärt Coclite in einer Meldung der TU Graz. Zum Vergleich: Die menschliche Epidermis hat je nach Körperregion eine Dicke von 0,03 bis 2 mm und kann Objekte ab etwa 1 mm² wahrnehmen. Das in Graz entwickelte Material hat eine sehr hohe Auflösung von 2000 einzelnen Sensoren pro mm² und ist damit weitaus feinfühliger als menschliche Fingerspitzen. Im Gegensatz zu natürlicher Haut kann es sogar Objekte wie Mikroorganismen wahrnehmen.