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Jahresbericht 2020

Entwicklung fadenförmiger Sensor- und Aktorsysteme

Development of fiber-based sensor and actuator systems

• Entwicklung fadenförmiger textil- und verbundwerkstoffkompatibler Sensoren und Aktoren / Tailored
fiber-based textile- and composite compatible sensors and actuators
• Elektromechanische Modellierung fadenförmiger Sensorsysteme / Electro-mechanical modeling of fiber-
based sensor systems
• Einstellung des Übertragungsverhaltens von Sensorgarnen durch Materialmodifikation oder textile
Weiterverarbeitung / Adjustment of the sensor yarns‘ properties by material modification or textile processing

Das breite Anwendungsspektrum textilbasierter
Materialien, wie endlosfaserverstärkter Kunststoff-
verbunde (FKV), Textilmembranen, Textilbeton oder
Medizin- und Schutztextilien, lässt sich durch die Inte-
gration von aktiven textilen Funktionskomponenten
in einem großen Umfang weiter steigern. Die Kombi-
nation von passiver lastabtragender textiler Struktur
mit (elektrisch) aktiven Funktionselementen, wie Sen-
soren, Aktoren und weiteren elektronischen Kompo-
nenten, ist aktueller Gegenstand grundlegender und
anwendungsorientierter Forschungsaktivitäten am
ITM. Aufgrund der für viele Anwendungen erforder-
lichen Kriterien, wie:
• Strukturflexibilität und Skalierbarkeit sowie REM-Aufnahme eines galvanisch beschichteten Silber-Sil-
berchlorid-Drahtes zur Verwendung als Referenzelekt-
• geringe Fertigungskosten infolge vollautomati- rode für amperometrische Messungen des Lactatwerts
scher Herstellbarkeit der fadenförmigen Funkti- / SEM image of an electroplated silver-silver chloride wire
onselemente und der funktionalisierten textilen for use as a reference electrode for amperometric measure-
2D- und 3D-Strukturen, ments of lactate value

stellen textilbasierte fadenförmige Sensoren und theoretisch physikalischer Modellierung und Konzep-
Aktoren für eine Vielzahl großtechnisch relevanter tionierung, textiltechnologischer Umsetzung sowie
Einsatzgebiete hochinnovative Alternativen zu kon- Charakterisierung der funktionalen teils mehrschich-
ventionellen elektronischen Bauelementen mit ver- tigen Filamentgarne. Hierbei werden mittels ange-
gleichbarer Funktionalität dar. passter Fertigungsverfahren, wie der Bikomponen-
tenschmelzspinn-, Flecht- oder der nasschemischen
Auf dem Gebiet der Entwicklung fadenförmiger tex- sowie galvanischen Beschichtungstechnik, sowohl
tilkompatibler Sensoren und Aktoren bestehen am die anforderungsspezifische Wandlercharakteris-
ITM umfangreiche Kompetenzen in den Bereichen tik als auch die Haftungseigenschaften als Grenz-

a

b c
Piezoelektrische Sensorgarne: (a) Trikomponenten (TriKo)-Koaxial-Garn; (b) mit helixförmiger Elektrodenstruktur; (c)
Schliffkörperbild des TriKo-Garns mit Kupferfilamenten als Innen- und Außenelektrode sowie schmelzgesponnene
PA6-PZT-Multifilamente als Piezoelektrikum / Piezoelectric sensor yarns: (a) tricomponent (trico) coaxial yarn; (b) with heli-
cal electrode structure; (c) microscopic view of trico yarn with copper filaments as inner and outer electrodes and melt-spun
PA6-PZT multifilaments as piezoelectricum

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