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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Linzer Forscher klärten Geheimnis schallender Schäume |
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| | | Das Geheimnis von elektrisch aufladbaren Kunststoffschäumen, die bereits als Drucksensoren eingesetzt und demnächst sogar als Mikrofone und Lautsprecher funktionieren könnten, haben Forscher der Universität Linz geklärt. Die Wissenschaftler gingen der Ladungsverteilung im Inneren der Poren auf den Grund. |
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Weitergabe elektrischer Signale ...
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Elektronenrastermikroskop-Aufnahme des als "Ferroelektret" bezeichneten Polymerschaums samt grafischer Erläuterung der Ladungszustände in den einzelnen Poren.
Dass man hauchdünne Kunststoffschäume elektrisch aufladen kann und diese dann als Drucksensoren funktionieren, ist schon länger bekannt, erklärte Siegfried Bauer, Professor am Institut für Experimentalphysik der Universität Linz, gegenüber der APA.
Beispielsweise in Finnland entstanden bereits innovative Firmen, die sich die neue Technologie zu Nutze machen. Der Clou ist, dass die einmal aufgeladenen Plastik-Schäume nach dem Anlegen von Elektroden auf Druck oder Verformung messbare elektrische Signale abgeben.
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... auf Druck oder Schall |
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So können gleichsam intelligente Bodenbeläge konstruiert werden, welche Erschütterungen - die etwa vom Sturz einer Person herrühren - an eine Zentrale melden. Speziell in Altersheimen könnten derartige Einrichtungen Leben retten.
Die Sensoren sind so fein, dass sie sogar auf Schall reagieren und so als Mikrofone funktionieren. Die Technologie verspricht die Herstellung von vergleichsweise billigen, dennoch hochqualitativen und auf Wunsch sehr großflächigen Schallsensoren.
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Die Linzer Forscher arbeiteten mit deutschen und finnischen Kollegen zusammen und wurden vom Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF) unterstützt. |
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 FWF |
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Funktionieren auch als Lautsprecher |
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So wie man ein herkömmliches Mikrofon als Lautsprecher und einen Lautsprecher als Mikrofon verwenden kann, lässt sich auch bei den Polymer-Schäumen die Funktion umdrehen. Leitet man nämlich nicht elektrische Signale ab, sondern schickt man welche hinein, verformt sich das Material und arbeitet als Lautsprecher.
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Teppiche statt Subwoofer? - Eher nein |
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Dass dereinst in Discotheken und Tanzhallen anstatt riesiger Subwoofer einfach die Teppiche für die nötige Lautstärke sorgen werden, glaubt Bauer allerdings nicht. Speziell für satte Bässe muss nämlich eine ganze Menge Luft bewegt werden, und dafür werden die Schäume wahrscheinlich ungeeignet sein. Sie eigenen sich vielmehr für die Erzeugung von mittelhohen Tönen.
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"Mikrogewitter" lädt einen Teil positiv ... |
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Was am Linzer Institut aufgeklärt wurde, ist gleichsam die Feinstruktur der elektrischen Vorgänge in den Materialien. Bei der ursprünglichen Aufladung der Schäume durch Anlegen einer Spannung kommt es nämlich in den einzelnen Hohlräumen zu einer Art Mikrogewitter, wie Bauer es ausdrückt.
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... den anderen negativ auf |
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Anschließend ist ein Teil der Oberfläche des Hohlraumes dauerhaft positiv, der andere negativ aufgeladen (siehe Bild oben). Unter Druck werden diese aufgeladenen Oberflächen dann verformt, und es kommt über die angelegten Elektroden zu den messbaren Signalen. Umgekehrt führt die von außen angelegte Spannung - bei der Funktion Lautsprecher - zur Verformung der Hohlräume.
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Unterschiedliche Polarisierung möglich |
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Die Linzer Forscher haben weiters festgestellt, dass man die rund einen Millimeter starken Schaum-Schichten auch abschnittsweise unterschiedlich polarisieren kann. So ist auf einer Stelle die positive Ladung etwa außen, an einer benachbarten Stelle innen an den Poren lokalisiert.
"Dadurch lässt sich etwa erzeugter Ultra-Schall wie durch eine Linse fokussieren", so der Physiker.
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01.01.2010 |
