Modellierung und Simulation eines kraftkompensierten piezoresistiven Chemosensors auf Hydrogelbasis
Modellierung und Simulation eines kraftkompensierten piezoresistiven Chemosensors auf Hydrogelbasis
Polyelektrolytische Gele sind elektroaktive Materialien, die durch Aufnahme bzw. Abgabe von Lösungsmittel große Volumenänderungen erzielen können. Sie besitzen sowohl sensorische als auch aktorische Fähigkeiten. In Zusammenarbeit mit dem Institut für Festkörperelektronik (IFE) soll am Institut für Festkörpermechanik (IFMK) ein Hydrogelsensor mittels Kraftkompensation untersucht werden. Hierzu erfolgt die Modellierung des chemo-mechanischen Verhaltens mittels einer FE-basierten gekoppelten Mehrfeldformulierung. Ein Abgleich der numerischen Ergebnisse erfolgt mit experimentell ermittelten Werten des IFE-Sensordemonstrators, vgl. Abb.
Piezoresistiver Hydrogelsensor bestehend aus: 1 Hydrogel, 2 Piezowiderstand, 3 Silizium-Substrat, 4 Silizium Dr ucksensorchip. 5 Sockel, 6 fluidischer Kanal, 7 elektrischer Kontakt (Bonddraht), 8 Messflüssigkeit
Die Aufgabe gliedert sich wie folgt:
- Literaturrecherche und Einarbeitung in das Gebiet der Hydrogele und Modellierung von Hydrogelsensoren
- Chemo-mechanische Modellierung des Sensors
- Numerische Untersuchungen zur Gegenkraftkompensation mittels FE-Simulation an ausgewählten Geometrien
- Vergleich der numerischen Ergebnisse mit experimentell ermittelten Werten hinsichtlich mechanischer Kennwert
- Optimierung der Sensorgeometrie
- Dokumentation
Voraussetzungen
Grundkenntnisse der FE-Methode Kenntnisse im Umgang mit FE-Programmen (vorzugsweise ABAQUS) Download als pdfKontakt
© Tobias Ritz
Inhaber der Professur für Mechanik multifunktionaler Strukturen
NameProf. Dr.-Ing. habil. Thomas Wallmersperger
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