q&more
Meine Merkliste
my.chemie.de  
Login  

News

Neue Polymermischung schafft hochempfindlichen Hitzesensor

Polymergele mit einstellbarem ionischem Seebeck-Koeffizienten für hochempfindliche gedruckte Thermopiles

Peter Holgersson

Forschungsmitarbeiterin Dan Zhao mit dem druckbaren, ultra-sensitiven Sensor.

03.04.2019: Wissenschaftler des Labors für Organische Elektronik haben einen hochempfindlichen Hitzesensor entwickelt, der flexibel, transparent und bedruckbar ist. Die Ergebnisse haben Potenzial für ein breites Anwendungsspektrum - von der Wundheilung über die elektronische Haut bis hin zu intelligenten Gebäuden.

Der hochempfindliche Wärmesensor basiert auf der Tatsache, dass bestimmte Materialien thermoelektrisch sind. Die Elektronen in einem thermoelektrischen Material bewegen sich von der kalten Seite zur warmen Seite, wenn eine Temperaturdifferenz zwischen den beiden Seiten und eine Spannungsdifferenz entstehen. In diesem vorliegenden Projekt haben die Forscher jedoch ein thermoelektrisches Material entwickelt, das Ionen als Ladungsträger anstelle von Elektronen verwendet, und der Effekt ist hundertmal größer.

Ein thermoelektrisches Material, das Elektronen verwendet, kann 100 μV/K (Mikrovolt pro Kelvin) entwickeln, das mit 10 mV/K aus dem neuen Material verglichen werden soll. Das Signal ist also 100 mal stärker, und eine kleine Temperaturdifferenz ergibt ein starkes Signal.

Die Ergebnisse der Forschung, die von Wissenschaftlern des Labors für Organische Elektronik der Universität Linköping, der Technischen Universität Chalmers, der Hochschule der Medien Stuttgart und der Universität Kentucky durchgeführt wurden, wurden in Nature Communications veröffentlicht.

Dan Zhao, wissenschaftliche Mitarbeiterin an der Universität Linköping und eine von drei Hauptautoren des Artikels, hat das neue Material entdeckt, einen Elektrolyten, der aus einem Gel aus mehreren ionischen Polymeren besteht. Einige der Komponenten sind Polymere vom p-Typ, bei denen positiv geladene Ionen den Strom führen. Solche Polymere sind aus früheren Arbeiten bekannt. Sie hat aber auch ein hochleitfähiges Polymergel vom n-Typ gefunden, in dem negativ geladene Ionen den Strom führen. Bislang sind nur sehr wenige solcher Materialien verfügbar.

Mit Hilfe früherer Ergebnisse aus der Arbeit mit Elektrolyten für die gedruckte Elektronik haben die Forscher nun das weltweit erste gedruckte thermoelektrische Modul entwickelt, das Ionen als Ladungsträger nutzt. Das Modul besteht aus miteinander verbundenen n- und p-Beinen, wobei die Anzahl der Beinverbindungen bestimmt, wie stark ein Signal erzeugt wird. Aus dem Siebdruck haben die Wissenschaftler einen hochempfindlichen Hitzesensor hergestellt, der auf den verschiedenen und komplementären Polymeren basiert. Der Wärmesensor hat die Fähigkeit, eine winzige Temperaturdifferenz in ein starkes Signal umzuwandeln: Ein Modul mit 36 angeschlossenen Füßen liefert 0,333 V für eine Temperaturdifferenz von 1 K.

"Das Material ist transparent, weich und flexibel und kann in einem hochsensiblen Produkt verwendet werden, das bedruckt und so auf großen Flächen verwendet werden kann. Anwendungen finden sich in der Wundheilung, wo ein Verband, der den Verlauf des Heilungsprozesses zeigt, verwendet wird, und bei der elektronischen Haut", sagt Dan Zhao.

Eine weitere mögliche Anwendung ist der Temperaturaustausch in intelligenten Gebäuden.

Originalveröffentlichung:
Dan Zhao et al.; "Polymer gels with tunable ionic Seebeck coefficient for ultra-sensitive printed thermopiles"; Nature Communications; Volume 10, Article number: 1093 (2019)

Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.

Fakten, Hintergründe, Dossiers

Mehr über Linköping University

  • News

    Chemische Sensorik auf dem Handy

    Weltweit gibt es einen zunehmenden Bedarf an kostengünstigen, autonom funktionierenden Einweg-Sensoren für den dezentralen Einsatz. Schwedische Wissenschaftler haben jetzt durch 3D-Druck-Technik ein Einweg-Chiplabor mit integrierten, ebenfalls gedruckten optischen Linsen entwickelt, das dir ... mehr

q&more – die Networking-Plattform für exzellente Qualität in Labor und Prozess

q&more verfolgt den Anspruch, aktuelle Forschung und innovative Lösungen sichtbar zu machen und den Wissensaustausch zu unterstützen. Im Fokus des breiten Themenspektrums stehen höchste Qualitätsansprüche in einem hochinnovativen Branchenumfeld. Als moderne Wissensplattform bietet q&more den Akteuren im Markt einzigartige Networking-Möglichkeiten. International renommierte Autoren repräsentieren den aktuellen Wissenstand. Die Originalbeiträge werden attraktiv in einem anspruchsvollen Umfeld präsentiert und deutsch und englisch publiziert. Die Inhalte zeigen neue Konzepte und unkonventionelle Lösungsansätze auf.

> mehr zu q&more

q&more wird unterstützt von:

 

Ihr Bowser ist nicht aktuell. Microsoft Internet Explorer 6.0 unterstützt einige Funktionen auf Chemie.DE nicht.