Kraftkompensierte chemische Sensoren auf der Basis bisensitiver Hydrogele

Dresdner Beiträge zur Sensorik, Band 81 

von Simon Binder

 

TUDpress 2021, 14,8 x 21,0 cm, 152 S.

 

Die Messung von stofflichen Konzentrationen mit Hilfe von piezoresistiven

Hydrogelsensoren birgt großes Potential für die chemische Mess- und Sensortechnik:

Das Wirkprinzip bestehend aus dem stimulusresponsiven Polymer als Messaufnehmer

und einem Drucksensor als Quelldruckwandler erlaubt das Erfassen verschiedenster

Spezies, wie pH-Wert, Ionenkonzentration oder Glucosemolekülen, kostengünstig

und auf einfache Weise.

 

Wenngleich diese Sensoren gutes Sensitivitäts- und Reversibilitätsverhalten

aufweisen, schränken die viskoelastischen Eigenschaften des quellfähigen Polymers

die dynamische Sensorantwort ein. Nach Beaufschlagen der Messlösung bewirken die

langwierigen Diffusionsprozesse Einstellzeiten im Bereich von Minuten bis Stunden.

In der vorliegenden Arbeit wird die Messmethode der intramolekularen

Kraftkompensation zur Verbesserung dieser Eigenschaften vorgestellt, in einen

realen Sensoraufbau überführt und untersucht. Das Kompensationskonzept

besteht dabei darin, ein bisensitives Hydrogel zu nutzen, das neben der eigentlichen

Analyt-Sensitivität eine weitere Empfindlichkeit gegenüber der Temperatur besitzt.

Eingebettet in einen geschlossenen Regelkreis soll die Temperaturregelung das System

stets in einem Gleichgewicht halten und so die Quellprozesse im Gel unterdrücken.

Die vorliegende Arbeit zeigt, dass diese Form der Kompensation eine signifikante

Verkürzung des Einschwingverhaltens um bis zu 70% gestattet und gleichzeitig einen

wesentlich vereinfachten und miniaturisierten Sensoraufbau im Vergleich zu anderen

Kompensationsverfahren ermöglicht.

 

ISBN: 978-3-95908-426-0

23,80 €

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