Nanotechnik: Tintenstrahler druckt Sprengstoffsensor

Wissenschaftler am Georgia Institute of Technology in den USA haben einen Funksensor entwickelt, der Sprengstoffspuren entdecken und melden kann. Der Sensor besteht aus Kohlenstoff-Nanoröhren und wird mit normaler Tintenstrahldrucktechnick zu Papier gebracht.

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Xiaojuan (Judy) Song (l.) und Krishna Naishadham zeigen zwei Versionen des Sprengstoffsensors. (Bild: Georgia Tech/Gary Meek)

Nach Angaben von Krishna Naishadham vom Georgia Tech Research Institute (GTRI) stellt der jetzt vorgestellte Prototyp einen wichtigen Schritt zur Entwicklung von Funksensoren für Sprengstoffe dar, die eine Erkennung auch aus sicherer Entfernung möglich machen. Der Strom für den Sensor könnte zum Beispiel aus Dünnfilmbatterien, Solarzellen oder anderen Techniken kommen. Künftig könnte er auch passiv arbeiten, wie zum Beispiel ein RFID-Modul.

Das Funkmodul, mit dem der Sensor kommunizieren kann, besteht aus einer leichten Antenne, die mit einem Tintenstrahler auf Fotopapier gedruckt wurde. Die Drucktechnik wurde von Professor Manos Tentzeris vom Fachbereich Georgia Tech School of Electrical and Computer Engineering entwickelt.

Der eigentliche Sensor besteht aus winzigen Kohlenstoffröhrchen, die von Xiaojuan (Judy) Song am GTRI weiterentwickelt wurden. Nach Angaben von Tentzeris ist der Sensor in der Lage, auch kleinste Ammoniumspuren bis zu 5 ppm (Parts per Million) festzustellen.

Beschichtete Kohlenstoffröhrchen als Ammonium-Detektoren

Beim Drucken der Schaltkreise und Antennenelemente verwendete Tentzeris neuartige Tinten, die Silbernanopartikel in einer Emulsion enthalten, die vom Drucker bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen von rund 100 Grad Celsius aufgebracht werden kann. Die optimale Viskosität und Homogenität erzielt der Produktionsprozess nach Angaben von Gizmag durch eine Ultraschallbehandlung.

Naishadham erklärte, dass die gleiche Tintenstrahldrucktechnik auch für die Aufbringung der Kohlenstoffröhrchen genutzt wird. Ihr Durchmesser liegt bei rund einem Milliardstel Meter oder einem 1/50.000tel eines menschlichen Haares. Sie werden mit einem leitenden Polymer überzogen, das Ammonium anzieht. Die Röhrchen werden in Form einer wasserbasierten Tinte auf den Papierträger aufgebracht.

Theoretisch könnten auch andere Sensoren mit der Technik hergestellt werden, die auf andere Stoffe, wie etwa auf gefährliche Gase im Haushalt, reagieren.