E-Skins: Neue Technologie zur Herstellung elektronischer Haut

Einem deutschen Forscherteam am Forschungszentrum für Materialien, Architekturen und Integration von Nanomembranen (MAIN) der TU Chemnitz ist mithilfe von integrierten Kunsthaaren ein wichtiger Schritt bei der Entwicklung von berührungsempfindlicher elektronischer Haut gelungen.

Sogenannte E-Skins sind flexible elektronische Systeme, die versuchen, die Empfindlichkeit der natürlichen menschlichen Haut zu imitieren. Die Anwendungsmöglichkeiten reichen von Hautersatz und medizinischen Sensoren am Körper bis hin zu künstlicher Haut für humanoide Roboter und Androiden. Bislang hatten moderne elektronische Hautsysteme diese Fähigkeit nicht und konnten keine wichtigen Informationen über ihre Umgebung sammeln. Das Forscherteam unter der Leitung von Professor Oliver G. Schmidt hat nun einen neuen Weg beschritten, um extrem empfindliche und richtungsabhängige 3D-Magnetfeldsensoren zu entwickeln, die in ein E-Skin-System integriert werden können.

Winzige Oberflächenhaare wurden integriert, um die geringsten taktilen Empfindungen auf der menschlichen Haut wahrnehmen und antizipieren und sogar die Richtung der Berührung erkennen zu können. Kernstück des Sensorsystems ist ein sogenannter anisotroper Magnetowiderstandssensor (AMR), mit dem sich Änderungen in Magnetfeldern präzise bestimmen lassen. AMR-Sensoren werden heute beispielsweise als Geschwindigkeitssensoren in Autos oder zur Positions- und Winkelbestimmung von beweglichen Bauteilen in einer Vielzahl von Maschinen eingesetzt.

„Unser Ansatz ermöglicht eine präzise räumliche Anordnung von funktionalen Sensorelementen in 3D, die in einem parallelen Fertigungsprozess in Massenproduktion hergestellt werden können", sagt Christian Becker, Doktorand am MAIN. „Solche Sensorsysteme sind mit den etablierten mikroelektronischen Fertigungsmethoden nur sehr schwer herzustellen."