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29.03.2017 | Funktionswerkstoffe | Nachricht | Onlineartikel

Leuchtende Quantenpunkte zeigen Belastungen an

Autor:
Dieter Beste

Auf der diesjährigen Hannover-Messe vom 24. bis 28. April stellen Forscher aus Chemnitz ein neuartiges System zur Visualisierung mechanischer Belastungen vor: eine Sensorfolie, die mit fluoreszierenden Nanopartikeln beschichtet ist.

Am Zentrum für Mikrotechnologien der Technischen Universität Chemnitz und am Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme (ENAS) entwickelten Wissenschaftler eine mehrschichtige Sensorfolie, die mit fluoreszierenden Nanopartikeln beschichtet ist. Der Clou der Entwicklung: Unter Belastung ändert die Folie ihre Helligkeit und speichert diesen Zustand eine gewisse Zeit.

"Auf der Basis von Quantenpunkten haben wir ein neues System zur Visualisierung von mechanischer Belastung entwickelt", berichtet Jörg Martin vom Fraunhofer ENAS. Herzstück sei die Kombination piezoelektrischer Elemente mit einer QD-Komposit-Schicht, womit die mechanische Belastung in eine lokal reduzierte Photolumineszenz der Partikel umgewandelt wird. In der Praxis werde so eine schlagartige Belastung – zum Beispiel am Rotorblatt einer Windkraftanlage – als gut erkennbarer optischer Kontrast sichtbar.

Möglich wird dies durch winzige Halbleiter-Nanokristalle. Aufgrund ihrer Empfindlichkeit gegenüber elektrischen Feldern und Ladungen können diese als exzellente Nanosensoren genutzt werden. "Für die Nanosensoren selbst ist keine Energieversorgung notwendig", betont Martin Möbius vom Zentrum für Mikrotechnologien der TU Chemnitz. Dementsprechend wäre eine energieautarke Überwachung großer Flächen bzw. Bauteile mit nahezu jeder beliebigen Form möglich, und es ließen sich kritische Belastungen – insbesondere an Leichtbauteilen – im Rahmen üblicher Wartungen gut erkennen.

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