PVDF-Piezofasern als Sensoren und Energiewandler
Technologie
Das TITK hat Piezofasern entwickelt, die mechanische Energie in elektrische wandeln. Die Fasern werden im Spinnverfahren hergestellt und sind damit sehr flexibel in Textilien oder Verbundwerkstoffe integrierbar bzw. auf Grundkörper applizierbar. Damit ist es möglich, die Formänderungen des Substrats oder des Grundkörpers in Echtzeit sehr breitbandig zu messen und Materialveränderungen wie etwa Alterung des Substrats festzustellen.
Eigenschaften
- Schmelzspinnen einer Kern-Mantel-Faser im Endlosverfahren mit PVDF als Funktionsmaterial
- sehr breitbandige piezoelektrische Signalwandlung (unterer Hz- bis oberer MHz-Bereich)
- freie Formbarkeit der Faser, damit sehr gute Anpassung an den Grundkörper
- flexible Länge der Sensorfasern (cm- bis m-Bereich)
- Durchmesser 0.8 … 1.2 mm
- Integration in unterschiedliche Matrixwerkstoffe (polymere, mineralische) möglich
Anwendungsgebiete
- Maschinenbau: Erkennung von Werkzeugverschleiß durch die Körperschallanalyse (Einsatz der Piezofaser als linearer, integraler Sensor auch als Nachrüstmöglichkeit bestehender Maschinen)
- Verbundwerkstoffe: Erkennung von Materialfehlern und der Werkstoffalterung durch Viskositätsabbau oder Delamination der Verstärkungsfasern
- Baubranche: Messung von Körperschall in Wänden und Fußböden zur Ermittlung der Strukturfestigkeit von Baustoffen und des Abbindens der mineralischen Werkstoffe
- Smart Home: Ortsaufgelöste Bewebungsdetektion der Bewohner eines Hauses durch den Einsatz von intelligenten Flächensensoren in Fußböden oder Kleidung (Energiewandlung der Bewegungen der Personen in elektrische Spannungen sowie Signal-interpretation)