Bilder zum Fühlen

Physik Journal - Mikroaktuatoren vermitteln Kontur, Textur und Elastizität einer Oberfläche

Dank heutiger Rechenleistung lassen sich zwar immer mehr Informationen virtuell darstellen, allerdings zielen diese Verfahren vor allem auf das Auge als Wahrnehmungsorgan ab. Haptische Eindrücke virtueller Gegenstände sind ungleich schwieriger zu erzeugen. Andreas Richter und Georgi Paschew von der TU Dresden ist kürzlich eine Entwicklung gelungen, die dieses Manko beseitigt: eine Art künstliche Haut.

Abb.: Das „haptische Bild“ des Delfins ist rund 15 mm lang. (Bild: A. Richter/TU Dresden)

Die Forscher nutzten hierfür ein wässriges Gel aus Poly-N-Isopropylacrylamid, das z. B. auch als Material für weiche Kontaktlinsen dient. Aus diesem Hydrogel fertigten sie eine Matrix aus 4225 Stöpseln - jeder 300 µm breit und ungefähr ebenso weit von seinen Nachbarn entfernt. Beim Abkühlen dehnen sich die Stöpsel aus, bei Erwärmung schrumpfen sie - und zwar reversibel.

Wenn die Wissenschaftler die Matrix von hinten mit einem fokussierten Lichtstrahl erwärmen, verändern die getroffenen Hydrogelstöpsel ihr Volumen. So sind sie bei 29 °C rund einen halben Millimeter hoch, bei 35 °C nur noch einen viertel Millimeter, dabei werden sie auch opak. Das auf der Matrix dargestellte Bild ist damit nicht nur sicht-, sondern auch fühlbar.

In ihren Experimenten konnten die Dresdner mit der künstlichen Haut haptische Informationen wie Konturen und Texturen, aber auch die unterschiedlichen elastischen Eigenschaften einer Oberfläche darstellen. Mit gut 3,5 cm Seitenlänge ist das Labormuster derzeit zwar nur ein „Hautfetzen“, aber laut den Wissenschaftlern steht größeren Aktuatorflächen prinzipiell nichts im Wege.

Anwenden ließe sich die Entwicklung z. B. bei Computerspielen und anderen virtuellen Darstellungen, aber auch in der bildgebenden Diagnostik: In Verbindung mit den Daten eines Computertomografen könnte ein Arzt Organe ohne Eingriff abtasten. In mikrofluidischen Systemen könnten die Aktoren als Ventile, Pumpen oder flüssige Linsen fungieren.

Michael Vogel
Physik Journal, März 2009, S. 16


Weitere Infos:

• Originalveröffentlichung:
  A. Richter et al.: Optoelectrothermic Control of Highly Integrated Polymer-Based MEMS Applied in an Artificial Skin. Adv. Mater. 21, 9, 979 - 983 (2009)
  http://dx.doi.org/10.1002/adma.200802737

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