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ETH-Forschende entwickeln Schallwellen-Sensor, der ohne Strom auskommt

ETH-Forschende entwickeln Sensor, der auf Wörter reagiert und dabei ohne Batterie auskommt

Die patentierte Erfindung könnte vor Erdbeben warnen und neuartige Smart-Home-Anwendungen ermöglichen.
29.01.2024, 16:3029.01.2024, 16:33
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Ein von Zürcher Forschenden entwickelter Sensor nutzt Energie aus Schallwellen für die Steuerung elektronischer Geräte. Ein solcher Sensor könnte zur Überwachung von Gebäuden oder Erdbeben eingesetzt werden und damit Batterien sparen, wie die ETH Zürich am Montag mitteilte.

Sensoren, die heute zur Überwachung von Infrastrukturen eingesetzt werden, benötigen laut der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich ununterbrochen Strom. Die Energie stammt meist aus Batterien.

Der neue Sensor, den ETH Forschende bereits zum Patent angemeldet haben (siehe PDF), funktioniert hingegen ohne externe Energiequelle.

Wie funktioniert's?

Spricht man ein bestimmtes Wort oder erklingt ein Ton oder ein Geräusch, versetzen die dabei entstehenden Schallwellen den Sensor in Schwingung. Diese Energie reicht aus, um einen winzigen elektrischen Impuls zu erzeugen, der ein ausgeschaltetes elektronisches Gerät einschaltet.

Der Prototyp des neuartigen Schallsensors der ETH Zürich ist noch ziemlich gross. (Bild: Astrid Robertsson / ETH Zürich)
So sieht der Prototyp aus.Bild: ETH Zürich / astrid robertsson

Der Sensor kann dabei zwischen verschiedenen Wörtern oder Tönen unterscheiden.

  • Der Prototyp gerät laut der ETH-Mitteilung durch das Wort «four» in Schwingung. Das Wort «three» löst im Sensor hingegen keine Schwingung aus.
  • Das Wort «four» könnte also ein Gerät anschalten oder weitere Prozesse auslösen, bei «three» würde nichts geschehen.
  • In Zukunft soll der Sensor bis zu zwölf verschiedene Wörter unterscheiden können. Etwa «on», «off», «up» oder «down», so die ETH.
«Der Sensor besteht nur aus Silikon und enthält weder giftige Schwermetalle noch irgendwelche seltenen Erden wie herkömmliche elektronische Sensoren.»
Marc Serra-Garcia

Wozu ist das gut?

Das Prinzip hinter diesem Sensor stellten die Forscherinnen und Forscher um Marc Serra-Garcia im Fachblatt «Advanced Functional Materials» vor.

Den Forschenden schweben zahlreiche Anwendungen für ihren Sensor vor. So könnte er registrieren, wenn ein Gebäude einen Riss bekommt oder wenn bei einer Ölbohrung Gas austritt, wie die ETH Zürich in der Mitteilung schreibt.

Zudem könnte er laut Serra-Garcia in sogenannten Cochlea-Implantaten zum Einsatz kommen. Diese Prothesen für Gehörlose benötigen für die Signalverarbeitung ununterbrochen Strom aus Batterien, die hinter dem Ohr sitzen, wo kein Platz für grosse Batteriepakete ist. Die Träger solcher Geräte müssen deshalb laut ETH alle 12 Stunden die Batterien wechseln.

Serra-Garcia arbeite mittlerweile nicht mehr an der ETH, sondern entwickle mit seinem Team am öffentlichen Forschungszentrum Amolf in den Niederlanden die mechanischen Sensoren laufend weiter. Ziel sei, bis 2027 einen soliden Prototyp an den Start zu bringen.

Quellen

(dsc/sda)

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