(CONNECT) Forschende der In Winterthur ansässigen Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften (ZHAW) sowie des Imperial College London und des Politecnico di Milano arbeiten an der Entwicklung seismischer Mikrosensoren. Wie es in einer Mitteilung heisst, sollen die neuen Sensoren frei von Blei und seltenen Erden sein. Aufgrund ihrer Bauweise benötigen sie auch keine Batterien als Energieträger.
Seismische Sensoren werden vor allem in Bauwerken wie Brücken, Autobahnen oder hohen Türmen verarbeitet. Sie sollen die Schwingungen der Bauwerke überwachen und bei Unregelmässigkeiten Alarm auslösen. Bisherige Elemente bestehen aus Blei und seltenen Erden, für ihre Energie benötigen sie Batterien, die schwer oder nicht zu wechseln sind.
Die neuartigen Sensoren bestehen aus piezoelektrischen Materialien wie Aluminiumnitrid. Ihre Schwingungen erzeugen die zum Betrieb erforderliche Energie, in dem über den Piezoeffekt mechanische in elektrische Energie gewandelt wird. Der Prozess wird Energy Harvesting genannt. Das gesamte Forschungsprojekt wurde als MetaVEH (Metamaterial Enabled Vibration Energy Harvesting) bezeichnet und kürzlich nach einer Förderung in Höhe von 4 Millionen Euro im Rahmen des Horizon-2020-Programms Pillar 1 – Excellent Science abgeschlossen. Ausser den genannten Hochschulen waren die Unternehmen Multiwave Technologies aus Genf und STMicroelectronics aus Plan-les-Ouates GE beteiligt.
„Im MetaVEH-Projekt haben wir gezeigt, dass Vibrations-Energieumwandler vom Konzept zu einer vollständig autonomen Sensorplattform weiterentwickelt werden können“, wird Andrea Colombi, Professor an der ZHAW und Koordinator von MetaVEH, in der Mitteilung zitiert. „Durch die Kombination fortschrittlicher Metamaterialstrukturen mit nichtlinearem Energiemanagement und drahtloser Übertragung haben wir bewiesen, dass Sensoren ohne Batterien arbeiten und dennoch zuverlässige Daten liefern können.“
Die neuen Sensoren können zur seismischen Überwachung von erdbebengefährdeten Strukturen sowie als Resonatoren für die 6G-Telekommunikation verwendet werden. ce/ww
