Materialintegrierte Mikrosensoren

Derzeit besteht ein starker Trend, immer mehr Elektronik in Maschinen und Alltagsgegenstände zu integrieren, um diese „intelligent“ zu machen. So wird beispielsweise Elektronik in Kleidung integriert. Parallel dazu gibt es auch in der Sensorik Bestrebungen, Sensoren in Materialien zu integrieren. Dies ist ebenso notwendig für die Elektronik, denn ohne Sensoren können Mikroprozessoren nicht mit der Umwelt kommunizieren. Die Integration von Sensoren in Materialien hat den Vorteil, Messdaten direkt aus dem Material heraus zu generieren. Stellt man sich einen Flugzeugflügel vor, in dessen Kohlefaserverbundwerkstoff Dehnmessstreifen eingebettet sind, so könnten Steinschläge, die zu lokalen Beschädigungen im Laminat führen und die von außen nicht gemessen werden können, mit materialintegrierten Sensoren detektiert werden. Ein anderes Beispiel ist eine intelligente Dichtung, die einen integrierten Sensor hat, der die Versprödung misst und somit frühzeitig vor einem Ausfall warnt. Durch die Integration von Sensoren in Stahl kann der Energieeintrag bei Produktionsprozessen wie Fräsen oder Schleifen besser verstanden werden. Um hierhin zu gelangen, muss die Wissenschaft eine grundlegende Frage beantworten: Wie wird das Material oder das Bauteil von seinem makroskopischen Verhalten (z. B. mechanisch oder thermisch) her verändert, wenn ein Sensor integriert wird? In diesem Beitrag sollen die wissenschaftlich-technischen Herausforderungen zur Entwicklung von materialintegrierten Mikrosensoren beleuchtet und einige Beispiele mit zukünftigen Forschungszielen genannt werden.