Het toepassingsgebied voor rek- en druksensoren is zeer breed. Onderzoekers van het Fraunhofer-Institut für Silicatforschung (ISC) hebben sensoren uit een flexibele folie ontwikkeld, die in extreme gevallen kunnen uitrekken tot de dubbele lengte en die zo buigzaam zijn, dat ze zelfs nauwelijks voelbaar zijn als ze in kleding worden genaaid.
Een auto rijdt veel te snel op een file af en een botsing is niet meer te vermijden. De airbag die zich bij de klap opent, kan de inzittenden beschermen. Maar als de passagier op dat moment te ver naar voren buigt om iets uit zijn tas op de vloer te pakken, kan de kracht van de airbag hem lelijk verwonden.
Onderzoekers hebben sensoren ontwikkeld, die zouden moeten helpen om een dergelijke situatie te vermijden. Ze zijn aan te brengen in de autozitting en meten of deze bezet is en hoe de persoon zit (voorovergebogen of tegen de rugleuning aan). Ook is van belang of het om een kind of een volwassene gaat.
Afhankelijk van het toepassingsgebied van de ‘slimme materialen’ kan het nuttig zijn om meerdere elektrodenparen op de elastomeer folie aan te brengen, zoals bij de meting van de drukverdeling op de zitting door de onderzoekers. Elk paar elektroden vormt dan een eigen sensor, die de lokaal optredende druk meet. Op deze manier is nauwkeurig te bepalen in welke mate en op welke plaats de druk verandert.
Opbouw
De nieuwe sensoren bestaan uit een sterk rekbare elastomeer folie, die aan beide kanten is bedekt met flexibele elektroden. De gebruikte folies kunnen zowel de rek als de druk meten. Wordt de sensor gerekt, bijvoorbeeld door de vervorming van de zitting, dan verandert de dikte en daarmee de elektrische capaciteit. Dat is te meten. In tegenstelling tot de conventionele, redelijk stijve rekstroken kunnen de nieuwe diëlektrische elastomeer sensoren in extreme gevallen tot 100% uitrekken, men kan ze dus op de dubbele lengte trekken.
Het materiaal waaruit de sensoren worden vervaardigd, wordt door de onderzoekers telkens aangepast aan de toepassing. De elastomeerfolie bestaat uit een polymeer, waarbij de aparte moleculen chemisch met elkaar zijn verbonden. Hoe beter de knooppunten van de moleculen zijn, des te harder wordt dit materiaal net zoals een fijnmazig visnet steviger is dan een grofmazig net. De wetenschappers kunnen sturen in de mate waarop de polymeer wordt gekoppeld. Als de sensor hoge druk moet meten, maken ze een hardere elastomeerfolie als dragermateriaal, bij de lagere drukken gebruiken ze zachter materiaal.
Toepassingen
De toepassingen voor de sensoren zijn talrijk; ze kunnen bijvoorbeeld ook gasdruk meten. Daarvoor spant men de elastomeerfolie als een membraan over een ring. Als het gas tegen de sensormembraan drukt, vervormt deze, wat door de sensor wordt geregistreerd.
In de veiligheidstechniek zijn druksensoren eveneens zinvol. Als een persoon bijvoorbeeld te dicht in de buurt van een gevaarlijke machine komt, zouden in de vloer aangebrachte sensoren dit kunnen waarnemen en dan een waarschuwing geven.
Ook is het denkbaar om de intelligente materialen in kleding te integreren. We zouden hier het bewegingsverloop kunnen analyseren en op deze manier sporters helpen om een training te optimaliseren. Omdat de sensoren zeer buigzaam zijn, voelt men ze nauwelijks in de kleding.
