30.08.2012

Forschung: Magnetfeldsensoren zum Ausdrucken




Forscher des Leibniz-Instituts f√ľr Festk√∂rper- und Werkstoffforschung Dresden (IFW) und der Technischen Universit√§t Chemnitz haben druckbaren Sensoren entwickelt, die auf dem Riesenmagnetowiderstand basieren. Es handelt sich um Magnetfeldsensoren, die als druckbare Schalter in Mikrosysteme integriert werden k√∂nnen und ein kontaktloses Interface zur Steuerung elektronischer Schaltkreise erm√∂glichen.

 

Elektronische Bauteile, die mit Druckverfahren direkt auf verschiedene Unterlagen aufgebracht werden k√∂nnen, haben an Bedeutung gewonnen. Druckbare Schaltungen mit Widerst√§nden, Transistoren und Dioden gibt es bereits. Sie k√∂nnen kosteng√ľnstig hergestellt werden und funktionieren auch auf flexiblen Unterlagen wie Papier oder Folie.

 

Die neuen magnetischen Sensoren beruhen auf dem Riesenmagneto- widerstand. Dieser GMR-Effekt (Giant Magneto Resistance) bewirkt, dass geringe √Ąnderungen eines √§u√üeren Magnetfeldes starke √Ąnderungen beim elektrischen Widerstand zur Folge haben. Praktisch wird das beim kontaktlosen Schalten oder beim Lesen magnetisch gespeicherter Informationen genutzt, wie bei Festplatten in Computern.

 

Herkömmliche GMR-Sensoren bestehen aus Schichtstapeln ferromagnetischer und nicht-magnetischer Metalle (z.B. Kobalt und Kupfer), die auf feste Siliziumsubstrate aufgebracht werden.

 

Prof. Dr. Oliver G. Schmidt, Direktor des Instituts f√ľr Integrative Nanowissenschaften des IFW Dresden und Professor f√ľr Materialsysteme der Nanoelektronik an der TU Chemnitz, und sein Team haben diese Schichten vom Substrat abgel√∂st und daraus eine magnetische Tinte entwickelt, die bei Raumtemperatur einen Riesenmagnetowiderstand aufweist, der ausreicht, um damit funktionierende Sensoren auf flexiblen Substraten wie Papier oder Polymeren herzustellen.

 

Eine erste Funktionsprobe f√ľr einen gedruckten GMR-Sensor liefert ein Magnetschalter, der in den elektronischen Schaltkreis einer Postkarte aufgedruckt und integriert ist. Die darin enthaltene Leuchtdiode wird von einem Magneten angesteuert, der den Widerstand des gedruckten Magnetsensors √§ndert und damit auch den Stromfluss beeinflusst.

 

Damit haben die Forscher gezeigt, dass die gedruckten Magnetfeldsensoren in andere, bereits bestehende druckbare elektronische Bauelemente integriert werden k√∂nnen, um magnetische Felder zu detektieren und auf sie zu reagieren. Dadurch werden neue Anwendungen f√ľr gedruckte elektronische Schaltkreise m√∂glich: aktive intelligente Verpackungen, Postkarten, B√ľcher und Werbematerialien, die mit der Umgebung kommunizieren k√∂nnen.

 

Die druckbaren Magnetsensoren können in komplexen Schaltkreisen als kontaktlose Schalter agieren. Kombiniert mit einem RFID-Transponder (Radiofrequenz-Identifikation) und einer druckbaren Antenne könnten integrierte Funktionalitäten wie zum Beispiel der Datenaustausch durch externe Magnetfelder gesteuert werden.


 


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