P3.05 - Reduktion der Ansprechzeit Hydrogel-basierter Sensoren
- Event
- 13. Dresdner Sensor-Symposium 2017
2017-12-04 - 2017-12-06
Hotel Elbflorenz, Dresden - Chapter
- P3. Sensortechnologien
- Author(s)
- S. Binder - Technische Universität Dresden/D, A. Krause - Leibniz-Institut für Polymerforschung e.V., Dresden/D, G. Gerlach - Technische Universität Dresden/D
- Pages
- 254 - 258
- DOI
- 10.5162/13dss2017/P3.05
- ISBN
- 978-3-9816876-5-1
- Price
- free
Abstract
Die Leistungsfähigkeit Hydrogel-basierter Sensoren im Vergleich zu herkömmlichen biochemischen Sensoren ist bislang vor allem durch deren lange Ansprechzeiten eingeschränkt. Ursache der hohen Zeitkonstanten sind die für Polymere bzw. Hydrogele typischen Diffusionsprozesse, welche beim Quellen und Entquellen des Hydrogels als chemomechanischem Wandler zum Tragen kommen. In dieser Arbeit soll die Anwendung der Kraftkompensationsmethode dem entgegenwirken.
Dazu wird in Verbindung mit einem MEMS-Drucksensor als mechanoelektrischem Wandler eine neue Methode der Kraftkompensation vorgestellt. Grundlage dieses Ansatzes bildet ein bisensitives Hydrogel, welches die Aktorfunktion zur aktiven Kompensation durch einen Temperatureintrag bereits in sich trägt. Im Gegensatz zu anderen Kompensationsmethoden, die die Einkopplung einer externen Kraft über einen Aktor hoher Energiedichte erfordern, benötigt diese Messmethode lediglich eine Temperiereinheit in Form eines Peltierelements.
Durch die Anwendung der Kompensationsmethode wird das Hydrogelvolumen konstant gehalten. Damit werden langwierige Diffusionsprozesse unterdrückt und so schließlich die Ansprechzeit verkürzt. Durch die Verlagerung der Aktorfunktion in das sensitive Hydrogel hinein wird zusätzlich eine Vereinfachung des Aufbaus erzielt. Da das Materialvolumen stets nahezu konstant bleibt und damit nur geringe mechanische Deformationen auftreten, erhöht sich die Zuverlässigkeit und Langzeitstabilität dieses
biochemischen Sensors.