Sektion Spezial-Prüfungen

Aus E-Symposion tec-tex: Technische Textilien in interdisziplinärer Sicht
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Inhaltsverzeichnis

Spezial-Prüfungen

Die in dieser Sektion enthaltenen Spezial-Prüfungen stammen gleichermassen aus dem textilen Bereich sowie aus anwendungsspezifischen Fachgebieten. Die Auswahl konzentriert sich nicht auf genormte Methoden, denn der Symposions-Teilnehmer findet genügend Quellen, die eine umfassende Sammlung nationaler und internationaler Normen/Richtlinien enthalten. Bei der Auswahl spielen - mit Blick auf den Symposions-Teilnehmer - folgende Aspekte eine wesentliche Rolle:


Faser-Prüfverfahren

Abriebs-Beständigkeit von Monofilen

Eine hohe Abriebs-Beständigkeit ist bei zahlreichen Monofil-TecProdukten von grosser Bedeutung. Erinnert sei an Papiermaschinen-Bespannungen und an Pressen-Siebe, die kontinuierlich in einer Anlage umlaufen und von Bahnführungen geleitet und gehalten werden. Die bei solchen Beanspruchungen geforderte Abriebs-Beständigkeit hängt von zahlreichen und komplexen Einflussfaktoren ab, deretwegen eine Simulations-PrüfungErfolgt bei Technischen Textilien als Eignungs-Prüfung oder als Identitäts-Prüfung. [[Prüfung]] zweckmässig erscheint.

Ein derartiges Verfahren, den "Squirrel-Cage-Rotor"-Test, beschreibt eine Patentschrift [zzp-Patentschriften Tei2007] als Möglichkeit, betriebsintern die Abriebs-Beständigkeit von Monofilen zu bewerten. Eine entsprechende Prüf-Norm ist nicht bekannt: Ein Squirrel-Cage-Rotor, also ein Käfigläufer, fungiert bei Induktions-Asynchron-Motoren kleinen Leistungsbereichs (Kurzschlussläufer) als Standard-Bauteil, aus Stäben oder Profilen bestehend. Er läuft in einem Stator, dessen Innen-Durchmesser nur geringfügig grösser ist als der Käfig-Aussen-Durchmesser. Er eignet sich wegen der typischen Bauform quasi als Haspel, auf der die Monofil-Prüfprobe befestigt werden kann. Angesichts der geringen Rotor-Stator-Spaltweite empfiehlt es sich, die Monofil-Prüfprobe auf dem Rotor in hilfsweise angebrachten Nuten zu positionieren, um einen geometrisch präzisen Reib-Kontakt zwischen Stator-Stirnflächen und Monofil-Oberfläche sicherzustellen. Die Oberflächen der Stator-Elemente dienen als Reibkörper.

Asynchron-Motor [zzIN-IntNet-Beiträge Bue2012]: Rotor für einen Schleifringläufer-Motor hoher Leistung: Der Rotor enthält als elektrische Leiter zahlreiche Drahtwicklungen; für den Monofil-Test wegen fehlender Rotor-Stäbe oder -Profile ungeeignet. Monofil-SquirCagRo-RotorDraht-Bue.png


Asynchron-Motor [zzIN-IntNet-Beiträge Bue2012]: Stator des Schleifringläufer-Motors hoher Leistung. Monofil-SquirCagRo-Stator-Bue.png


Asynchron-Motor kleiner Leistung. Rotor in Form eines Käfigs, aus leitfähigen Stäben bestehend [zzIN-IntNet-Beiträge USL2012]. Die Stab-Anzahl kann in weiten Grenzen variieren; bei geringer Stab-Anzahl gleicht die Rotor-Form einer Haspel. Für den Monofil-Test geeignet. Monofil-SquirCagRot-RotorStange-USL.png


Asynchron-Motor kleiner bis mittlerer Leistung: Rotor in Form eines Käfigs, aus leitfähigen Profilen bestehend [BoA2001], die durch zwischenliegende Segmente elektrisch voneinander getrennt sind. Die Profil-Anzahl kann in weiten Grenzen variieren. Für den Monofil-Test geeignet. Monofil-SquirCagRot2-RotorProfil-Boa.png


Weiterführende Informationen:

[BoA2001] Bonnett A H; Albers TTextil : "Squirrel-Cage Rotor Options for AC Induction Motors", IEEE Trans. Industry Applications, 37 (2001) no4, p1197-1209.

[zzIN-IntNet-Beiträge Bue2012] Buecker M: "Electrical design tutor: Squirrel Cage Motors". URL: http://www.electrical-design-tutor.com

[zzp-Patentschriften Tei2007] EP1743963 Teijin Monofilament Germany, D-Bobingen: "Polyesterfasern, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung". PatAnmeldg. 2007.

[zzIN-IntNet-Beiträge USL2012] Universität Stuttgart, Institut für Leistungselektronik und Elektrische Antriebe

"Drehstrom-Asynchronmaschine (DAM)" Grundlagenpraktikum Versuch 007. URL: http://www.ilea.uni-stuttgart.de/dateien/gp/Versuch_007_Asynchronmaschine.


GarnRepräsentiert bei Technischen Textilien die dritte Aufmachungsform. Das Pendant zum Garn ist der "Faden", der einen konkreten Garn-Abschnitt kennzeichnet. [[Garn]] -Prüfverfahren

T-StoffErsetzt den vieldeutigen Begriff Stoff. Er kann aus Garn (Gewebe, Maschen-Stoff) oder Faser (Vlies) hergestellt sein. Grosse Bedeutung als Technisches Textil. [[T-Stoff]] -Prüfverfahren

Richtungsabhängiges Biege-Verhalten

Viele T-Stoffe weisen ein ausgeprägt richtungsabhängiges Biege-Verhalten auf. Bezogen auf die Stoff-Ebene ergeben sich zweimal zwei Richtungen, in denen ein unterschiedliches Biege-Verhalten vorliegen kann: einerseits kann die Biege-Linie in Produktions-Richtung ("P-Biegelinie") verlaufen, andererseits quer dazu ("Q-Biegelinie"). Bei beiden Biege-Linien lässt sich der Stoff entweder in Richtung "Oberseite" oder in Richtung "Unterseite" biegen. Dementsprechend existieren vier Varianten des Biege-Verhaltens: P-Biegung Oberseite; P-Biegung Unterseite; Q-Biegung Oberseite; Q-Biegung Unterseite.

Biege-Verhalten in Diagonal-Richtung: Bei komplexen T-Struktur-Untersuchungen ist es nutzbringend, zusätzlich zur P- und Q-Richtung auch das Biege-Verhalten in Diagonal-Richtung zu ermitteln, weil die Verhältnisse D/P und D/Q beispielsweise zusätzliche Informationen über die Faden-Verschiebbarkeit (ungenügende "Schiebe-Festigkeit") liefern.

Wenn das Biege-Verhalten eines Stoffes bewertet werden soll, dann interessieren vorrangig die Niveau-Unterschiede der Biege-PrüfungErfolgt bei Technischen Textilien als Eignungs-Prüfung oder als Identitäts-Prüfung. [[Prüfung]] , denn sie dienen nicht nur als konfektionstechnischer Wegweiser, sondern sie liefern auch nutzbringende Informationen über den komplexen Zusammenhang zwischen der T-Struktur des Stoffes, der T-Struktur der Garne und den Herstellungs-Bedingungen. Dazu ein Beispiel für die Gruppe der Vlies-/Vliesstoff-Aufmachungen:

Bindemittel-Migration und Biege-Verhalten: In der Stoff-VeredlungSammelbegriff für (Basis)-Veredlung (Entschlichten, Waschen) und anwendungsorientierter Spezial-Veredlung von TexHalbzeug. [[Veredlung]] werden Gewebe bzw Vliese häufig mit einem Bindemittel imprägniert. Bei ungünstigen Benetzungs- oder Trocknungs-Bedingungen oder von Partie zu Partie penetriert die Binde-Flüssigkeit trotz konstanter Stoff-Flächenmasse und konstanter Flüssigkeits-Auflage unterschiedlich tief in die Stoff-Bahn ein. Optimierungsbemühungen werden durch das schwierig zu erfassende Merkmal Penetrationstiefe erschwert. Die Messung des richtungsabhängigen Biege-Verhaltens ermöglicht eine rasche, allerdings indirekte Bewertung von Penetrations-Unterschieden und liefert nützliche Zusatzinformationen (zBzum Beispiel . Unterschiede über der Bahn-Breite).
Konfektionierung und richtungsabhängiges Biege-Verhalten: Im Naht-Bereich können ausgeprägte Richtungs-Unterschiede die Konfektionierungs-Qualität erheblich beeinträchtigen, weil sie bei Gebrauchs-Beanspruchungen störende Falten verursachen.


Schiebe-Festigkeit (SF)

KAT.Kategorie mit Erläuterungen T-Bindung Prüfung Monofil-Gewebe Sektion Spezial-Prüfungen Weiterreiss-Verhalten

Was ist das? Bei einer Gewebe-Beanspruchung können sich Fäden umlagern (gegeneinander verschieben), wodurch die Fadendichte-Gleichmässigkeit, die Faden-Parallelität innerhalb eines Faden-Systems und die Orthogonalität der beiden Faden-Systeme beeinträchtigt werden. Dabei lagern sich beispielsweise Kett-Fäden - auf den Schuss-Fäden gleitend - bündelförmig aneinander. Die Faden-Umlagerung kann sich auf Naht-Bereiche beschränken, stört dann aber besonders, weil sich längs der Nahl ein Streifen geringer Faden-DichteBei Technischen Textilien unterscheiden: Substanz-Dichte für porenfreie Textilien (Fasern); Roh-Dichte für porenhaltige Textilien (Stoffe und Garne). [[Dichte]] erstreckt und dadurch die Naht-Festigkeit beeinträchtigt wird [zzIN-IntNet-Beiträge Kre2012]. Eine geringe SF ist also eine erhebliche Störgrösse.

Die SF charakterisiert qualitativ den Widerstand, der überwunden werden muss, um Fäden eines Faden-Systems lokal gegeneinander zu verschieben. Eine grosse SF entspricht einer geringen Verschiebbarkeit. In diesem Fall blockieren zwei benachbarte Schuss-Fäden einen senkrecht dazu verlaufenden Kettfaden wie in einer Zange. Bei geringer SF wirken benachbarte Schuss-Fäden nicht als Zange und der Kett-Faden lässt sich - auf beiden Schuss-Fäden gleitend - ohne nennenswerten Widerstand verschieben.


Welche Einflussgrössen sind bedeutsam? Die SF resultiert aus einem komplexen Mechanismus, der nicht nur das Ergebnis einer Scher-Beanspruchung ist. Zumindest folgende Einflussfaktoren sind zu berücksichtigen:


Wie lässt sich die Schiebe-Festigkeit vergrössern? Wenn die Wirkung vorstehender Einflussfaktoren ausgeschöpft ist, aber eine zusätzliche Erhöhung notwendig erscheint, dann bieten sich folgende Massnahmen an: geringe Verklebung (zBzum Beispiel . mittels Schaum); Hochtemperatur-Thermofixierung; präzis kontrollierte Verschweissung (Schädigungsgefahr); Dreher-BindungMehrdeutig; (1) Chemisch-physikalische Bindung (CP-Bindung). (2) Chemische Bindung (C-Bindung). (3) Textile Bindung (T-Bindung): geometrische Faden-Anordnung in einem T-Stoff. [[Bindung]]. .


Zusammenhang zwischen Schiebe-Festigkeit und Weiterreiss-Verhalten? Die SF eines Gewebes lässt sich in grober Näherung aus dessen Weiterreiss-Verhalten abschätzen:


Bedeutung der Schiebe-Festigkeit für Technische TextilienTextilien-Klasse, in der sich sämtliche TecProdukte befinden, jedoch keine Consumer-Textilien. [[Technische Textilien]]; [[Definition-Technische-Textilien]] Obwohl letztlich die TecProduktMarktübliches Produkt innerhalb einer Produkt-Gruppe; fungiert als Bestandteil eines technischen-Produkts (TecSubstrat oder TecKomponente); entsteht bei anwendungsspezifischer Veredlung eines TexHalbzeugs. [[TecProdukt]] -Anwendung über entsprechende Anforderungen entscheidet, wird zumeist eine grosse SF angestrebt.

Weiterreiss-Festigkeit: Bei dem für Störfälle typischen Weiterreiss-Vorgang wird eine Gewebe-Festigkeit erreicht, die lediglich im Prozent-Bereich der Streifenzug-Festigkeit liegt. {{{2}}}


Eine Bewertungsmöglichkeit für die Schiebe-Festigkeit von Leichtbau-Geweben Die im Leichtbau verwendeten Gewebe-Konstruktionen zeichnen sich u.a. durch eine grosse Spannweite der Gewebe-Fadendichten aus, vom hochfesten dichten MembranTechnisches Textil in verschiedenartigen Anwendungen: Leichtbau; Feuchte-Transport in Schutzkleidung; flugstabilisierende Tragflächen; Träger-Stoff oder Drainage-Schicht für Membranfilter. [[Membran]] -Gewebe bis hin zum leichten Gitter-Gewebe für Armierungszwecke. Unabhängig von dieser Variabilität ist eine kontrollierbare SF der verwendeten Gewebe sowohl für die Verarbeitbarkeit als auch für die Konstanz der eingestellten Faden-DichteBei Technischen Textilien unterscheiden: Substanz-Dichte für porenfreie Textilien (Fasern); Roh-Dichte für porenhaltige Textilien (Stoffe und Garne). [[Dichte]] bedeutsam. Dementsprechend wurde eine SF-Prüftechnik zur Gewebe-Bewertung [Che2011] entwickelt.


PrüfungErfolgt bei Technischen Textilien als Eignungs-Prüfung oder als Identitäts-Prüfung. [[Prüfung]] der Schiebe-Festigkeit von Leichtbau-TecProdukten [Che2011]

In der Abbildung ist eine kreisförmige Prüfprobe in einem Rahmen fixiert; sie wird mittels einer speziellen Klemme zentrisch tordiert. Als Prüfgrösse kommen diverse Merkmale in Betracht. Autoren-Zitat: "...Das patentierte Prüfverfahren beruht auf einer definierten Verdrehung eines Krafteinleilungsbereiches gegenüber einer lage-fixierien textilen Struktur...".

SchiebeFest-GewebeLeichtbau-Verdreh-2012.png


Weiterführende Informationen:

[Che2011] Cherif C: "Textile Werkstoffe für den Leichtbau: Techniken - Verfahren - Materialien - Eigenschaften". Gabler Wissenschaftsverlage, 2011.

[zzIN-IntNet-Beiträge Kre2012] Kreipe H: "Schadensfall Schiebe-Festigkeit". Finde-Adr: Google.com. "A11 Da platzt wohl alles aus den Nähten": 06-2012. {{{2}}}


Aufmachungsunabhängige-Prüfverfahren

Quantitativer Nachweis störender Drehzahl-Schwankungen

Beispiel: Verstreckungsschwankungen bei der Monofil-Herstellung Die stufenweise Monofil-Verstreckung im Sinn einer Haupt- und Nachverstreckung kann mittels mehrerer hintereinandergeschalteter Galetten-Einheiten erfolgen. Eine Antriebssteuerung synchronisiert die Funktion aller Galetten-Antriebsmotoren. Sie soll gewährleisten, dass die Drehzahl (Umfangsgeschwindigkeit) der einzelnen Galetten und damit auch das Verstreckungsverhältnis zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Galetten (GalettenPaar) präzis einstellbar und konstant sind. Aus elektrotechnischer Sicht ist die Forderung nach einer Nulltoleranz-Drehzahl-Konstanz nicht realisierbar, weil eine Steuerung nur zeitverzögert auf ein entsprechendes Ereignis, also auf ein verändertes Drehmoment (zBzum Beispiel . in Form einer schwankenden Verstreckbarkeit) reagieren kann. Die Forderung kann nur heissen, den zeitlichen Verlauf der Steuerungs-Abklingfunktion zu minimieren. Mit entsprechend grossem apparativen und finanziellen Aufwand lässt sich eine günstige Annäherung an dieses Ideal erreichen (Sekunden-Zeitraum). Bei geringerem technischen Aufwand kann sich die Abkling-Funktion durchaus in den Zehnsekunden-Zeitraum erstrecken. Drehzahl-Schwankungen, von schwankender Verstreckbarkeit ausgelöst und vom Abkling-Verhalten der Antriebssteuerung begleitet, können also das Verstreckungsverhältnis eines Galetten-Paares oder einer ganzen Gruppe in störend grossem Ausmass verändern [Cas2008].

Zitat aus [Cas2008] "... It follows that the problems of yarn fineness irregularity, discovered by internal tests done on an Uster tester ..., are mainly caused by these measured torsional oscillations."

Solche Drehzahl-Schwankungen der Galetten-Einheiten sollen sich mit einer einfachen Prüfanordnung - aus markierten Wellenstümpfen und einer Digitalkamera bestehend - erfassen und bewerten lassen.

Monofil-Verstreckung: Markierte Wellenstümpfe [Cas2008]

Die Wellenstumpf-Stirnflächen zweier benachbarter Galetten werden in jeweils drei Sektoren unterteilt und entsprechend markiert. Daraus lässt sich der temporäre Phasen-Winkel (hier: 31°) zwischen den Wellenstumpf-Markierungen ermitteln. Eine Veränderung des Phasen-Winkels entspricht einem veränderten Drehzahl-Verhältnis und damit einem veränderten Verstreckungs-Verhältnis.

Monofil-CasBildWellenMarkierung-120613.png


Monofil-Verstreckung: Abkling-Verhalten [Cas2008].

Zeitliche Veränderung des Phasen-Winkels (und damit der Drehzahl) zwischen den beiden Antrieben nach einer impulsförmigen Änderung der Verstreckbarkeit. Die Bild-Folge (Intervall: cazirka 0,05 s) verdeutlicht den typischen, von einer Periodizität überlagerten Verlauf der Abkling-Funktion. Die Funktionalität (Leistungsfähigkeit) der Steuerung wird durch die Abkling-Dauer und durch die Ausprägung einer Periodizität charakterisiert.

Monofil-CasDiagrOszillatb-120613.png


Weiterführende Informationen

[Cas2008] Castigliani M: "Control and stability in velocity of individually driven drawing godets for thermoplastic filament yarns". Diss. ETH Zürich, CH-Zürich. 2008.


Geruch: Bionik und Nano- sowie Werkstoff-Technik verbessern die "Elektronische Nase"

KAT.Kategorie mit Erläuterungen Prüfung TecProdukt TexHalbzeug Elektronische-Nase Sektion Anwendung fortgeschrittener Erkenntnisse

Hintergrund Das textile Interesse an bombyx-mori-Seide beginnt in der Regel beim Kokon als Faden-Lieferant, obwohl zum Kokon auch die Raupe und deren Eltern, der weibliche und der männliche bombyx-mori-Schmetterling (bmS), gehören. Die Schmetterlinge fanden in den zurückliegenden Jahrzehnten ausserhalb der Textiltechnik, in der Bionik, grosse wissenschaftliche Beachtung, nachdem das Bombykol-Pheromon bekannt wurde und der Nachweis gelang, dass der flugunfähige männliche bmS die vom weiblichen bmS emittierten Bombykol-Moleküle über kilometerweite Entfernungen detektiert.

Intensive biologische Forschung klärte inzwischen die Funktionsweise und die anatomischen Gegebenheiten des herausragenden Geruchssinns auf, der für die Detektion einzelner Bombykol-Moleküle (Pheromon als Sexual-Lockstoff) benötigt wird. Für diese extreme Sinnesleistung sollen zwei "Antennen" verantwortlich sein, deren Form einer Vogel-Konturfeder [zzIN-IntNet-Beiträge Sme2012] ähnelt und deren "Antennenstäbe" [zzIN-IntNet-Beiträge Vog2012] als "Sensillen" (mikroporösen feintitrigen Fasern vergleichbar) ausgebildet sind. In den Faser-Poren fungieren Dendriten als Sensoren [Fri2003].

Für Technische TextilienTextilien-Klasse, in der sich sämtliche TecProdukte befinden, jedoch keine Consumer-Textilien. [[Technische Textilien]]; [[Definition-Technische-Textilien]] anwendbar? Auf diesen technisch interessanten Erkenntnissen basieren aktuelle Bemühungen, das analytische Potenzial und damit den Anwendungsbereich "Elektronischer Nasen" zu erweitern. Deshalb stellt sich die Frage, ob sich solche Analyse-Geräte zur (raschen) Identitätsprüfung von Oberflächen-EigenschaftenWesentliche einstellbare Eigenschaften Technischer Textilien: Verhalten gegenüber Flüssigkeiten, Reibungs-Verhalten (Haftreibung, Gleitreibung), Adhäsivität, elektrostatisches Verhalten. [[Oberflächen-Eigenschaften]] eignen, die zBzum Beispiel . bei der Verklebung, BeschichtungMehrdeutig. (1) Schicht-Bildung bei einer Veredlungs-Behandlung. (2) Entstandene Schicht als Behandlungsergebnis. [[Beschichtung]]. und Laminierung Technischer Textilien besonders bedeutsam sind? Der Wunsch, qualitativ bedeutsame Schwankungen dieser Eigenschaften mit irgendeiner Prüf-Technik routinemässig erfassen zu können, ist nicht neu, liess sich aber bisher in der Regel nicht erfüllen.

Männlicher Bombyx-mori-Schmetterling in Vorderansicht: Riechorgan als konturfeder-förmiges Antennen-Paar [zzIN-IntNet-Beiträge Sme2012]

Der flugunfähige männliche Schmetterling erfasst mit dem Riechorgan den vom Weibchen emittierten Bombykol-Geruch. Wenige Moleküle sollen genügen, um ihn zur "meilenweiten" Suche nach der Pheromon-Quelle zu veranlassen.

Antenne-Sme2012.png


Detailansicht einer konturfeder-förmigen "Antennen"-Oberfläche, die mit mikroporösen Sensillen bestückt ist [zzIN-IntNet-Beiträge Vog2012]

Aus dem angegebenen BildMassstab ist zu schliessen, dass die Sensillen-Dicke der Dicke textiler Mikrofasern gleicht. Die Sensillen sind gruppenweise im Schaft verankert.

ElekNaseBionikTNT-Sensillen-Vog2012.png


Nicht-textile technische Anwendung Auf den bionischen Erkenntnissen basiert die Konzeption, im offentlichen Raum angesichts global wachsender terroristischer Aktivitäten verstärkt nach dem Standard-Sprengstoff TNT (Trinitrotoluol) zu fahnden. Deshalb muss bei der Untersuchung von Einzelpersonen und Reisegepäck die Nachweisgrenze für TNT verbessert werden; wegen des sehr geringen TNT-Dampfdrucks lässt sich diese erweiterte Aufgabe nicht allein mit speziell geschulten Hunden lösen. Für ein leistungsfähiges Detektionsverfahren ist eine grosse Poren-Oberfläche in Verbindung mit einer grossen Sensor-Oberfläche unerlässlich.

Technischer Lösungsansatz Die grundlegenden Bemühungen [SCP2012] zur Problemlösung konzentrierten sich auf das seit Jahrzehnten technisch angewandte Prinzip der "elektronischen Nase", die zBzum Beispiel . in Verbrennungsmotor-Fahrzeugen als Lambda-Sonde weltweit verbreitet ist: Ein spezieller Sensor reagiert mit dem zu detektierenden Gas und verändert abhängig von der angebotenen Stoff-Masse eine seiner Eigenschaften (zBzum Beispiel . Masse, Leitfähigkeit, optische Merkmale) [Bunsen]. Solche Veränderungen werden erfasst, in ein elektrisches Signal umgesetzt und mittels Kalibrier-Algorithmen quantitativ als Konzentration bzw. als Konzentrationsänderung angegeben.

Für den sicheren, raschen Nachweis von TNT-Molekülen unter robusten Betriebsbedingungen bestimmte einerseits das geringe Angebot erfassbarer Moleküle und andererseits die Forderung nach einer grossen Sensor-Oberfläche die technische Ausführung [SCP2012]: Der Sensor befindet sich auf einem Biegebalken, der mit seiner Eigenfrequenz transversal schwingt. Wenn er die zu detektierenden Moleküle sorbiert und dabei seine Masse vergrössert, verringert sich die Eigenfrequenz. Diese Veränderung lässt sich mikroelektronisch erfassen und für eine Konzentrationsangabe nutzen. Folgende Zirka-Angaben illustrieren den mechanischen Aufbau: Biegebalken ("Micro-Cantilever"): Silizium: 200 µm Länge, 30 µm Breite. Unbekannte Eigenfrequenz. Sensor-Substanz ("chemischer Sensor" [ZWM2003]): Titandioxid (wegen grosser Sensitivität gegenüber TNT) Sensor-Geometrie: Nano-Röhrchen (Halmen vergleichbar) mit den Abmessungen: 2 µm Länge; 0,1 µm Aussen-Durchmesser; 0,06 µm Innen-Durchmesser Packungsdichte: 0,5 Millionen Nano-Röhrchen je Biegebalken; die Röhrchen stehen in dichter Packung halm-förmig auf dem Biegebalken. Verfügbare Oberfläche des technischen Systems: cazirka 80fache Oberfläche des bmS-Organs.

"Elektronische Nase" zum Nachweis von TNT-Sprengstoff: Ansprechverhalten einer Prototyp-Version [SCP2012]

Das Ansprechverhalten wird durch die zeitabhängige Eigenfrequenz-Verringerung charakterisiert, die bei dreiminütiger Einwirkung eines niedrigkonzentrierten TNT-Dampfes bemerkenswert gross sein soll und cazirka 250 Hz beträgt. Erwartungsgemäss verringert sich die Eigenfrequenz nicht, wenn das Titandioxid als Schicht anstatt als Nano-Röhrchen auf dem Biegebalken appliziert ist, so dass die drastische Vergrösserung der Sensor-Oberfläche mittels sehr vieler halm-förmiger Nano-Röhrchen gerechtfertigt erscheint.

ElekNaseBionikTNT-Frequenzverschiebg-SCP2012.png


Aufgrund der vorliegenden positiven Ergebnisse, gekennzeichnet durch die unerwartet grosse Sensitivität und die kurze Ansprechdauer des Systems, erwarten die Autoren [SCP2012] eine baldige technische Realisierung, weil das Verfahren zur Nanoröhrchen-Herstellung offensichtlich technisch beherrschbar ist.

Denkbare Anwendungen aus textiler Sicht Das vorliegende Beispiel einer "elektronischen Nase" illustriert den Leistungszuwachs, den eine langjährig angewandte Analysen-Technik mittels aktueller Erkenntnisse der Bionik, der Nano-Technik und der Werkstoff-Technik gewinnen kann. Im Hinblick auf das Generalthema "Technische TextilienTextilien-Klasse, in der sich sämtliche TecProdukte befinden, jedoch keine Consumer-Textilien. [[Technische Textilien]]; [[Definition-Technische-Textilien]] " könnten - eine anwendungsspezifische Ausstattung der "elektronischen Nase" vorausgesetzt - zBzum Beispiel . folgende aufwendig erscheinende Themen untersuchenswert werden (gegebenenfalls bei erwärmten Proben):

Weiterführende Informationen

[Fri2003] Frings S: "Sinnesphysiologie - vom Ionenkanal zum Verhalten": "Pheromone - soziale Signale: I. Pheromon-gesteuerte Verhaltensweisen. II. Das vomeronasale Organ". Zyklusvorlesung. Uni Heidelberg, Abtlg. Molekulare Physiologie. 2003. URL: www.sinnesphysiologie.de/

[ZWM2003] Ziegler C; Wiemhöfer H-D; Maier J: "Chemische Sensoren". Bunsen-Mgz. 5 (2003) nr.2; s.31-43.

[SCP2012] Spitzer D; Cottineau TTextil ; Piazzon N et al.: "Ein bioinspirierter nanostrukturierter Sensor für die Detektion von sehr niedrigen Sprengstoffkonzentrationen". Angew. Chem. 124 (2012), 22, 5428–5432.

[zzIN-IntNet-Beiträge Sme2012] Schmetterlinge-Art-mori: "Bombyx-mori-Schmetterling". 05-2012. URL: www.schmetterling-raupe.de/art/mori/

[zzIN-IntNet-Beiträge Vog2012] Vogelfedern: "Federkiel ...". URL: www.vogelfedern.de; 05-2012. URL: www.vogelfedern.de
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