Fraunhofer para mostrar alta

Devido à alta demanda por sensores em uma ampla variedade de campos de aplicação, existem requisitos muito diferentes para sua funcionalidade e perfil de desempenho. Consequentemente, o objetivo principal do trabalho de pesquisa no Fraunhofer IPMS é desenvolver sensores e sistemas de sensores personalizados e específicos para cada aplicação. Ao fazer isso, os produtos existentes são expandidos e novas aplicações são possíveis através do uso de tecnologias, componentes e sistemas inovadores. Estes são caracterizados por maior precisão, dimensões menores, melhor eficiência energética e funções adicionais em comparação com os sensores padrão. A gama de serviços vai desde a concepção e desenvolvimento de protótipos até a produção piloto nos próprios laboratórios e salas limpas do instituto — de componentes a sistemas completos. A adição combinada de inteligência artificial (software AI) também permite o desenvolvimento de sistemas "inteligentes" completos.

Os mais recentes desenvolvimentos em tecnologia de sensores ópticos, químicos e ultrassônicos da Fraunhofer IPMS em exibição na feira SENSOR+TEST em Nuremberg em maio de 2023 estão detalhados abaixo.

Imagem acima: Sensor ultrassônico do Fraunhofer IPMS. Direitos autorais: © Fraunhofer IPMS.

O Fraunhofer IPMS oferece sistemas inovadores de análise espectral de infravermelho próximo (NIR) compactos e ultracompactos. Além disso, o instituto apresenta, pela primeira vez, um demonstrador que utiliza a análise espectral para detectar a composição dos têxteis. A área de aplicação abre inúmeras possibilidades ao longo de toda a cadeia de valor. Desta forma, os materiais podem ser conferidos pelo comprador no ato da compra. Na área de tratamento, a necessidade de limpeza pode ser identificada pela análise das partículas de sujeira e um programa de lavagem adequado pode ser determinado com base na cor e nos materiais. Especialmente no contexto de Ambient Assisted Living, áreas versáteis de aplicação são concebíveis. O sistema também pode ser usado em relação à reciclagem de têxteis para classificar os têxteis de acordo com a cor e os materiais.

Outras áreas de aplicação dos sistemas de análise espectral Fraunhofer IPMS incluem testes de frescor de alimentos, classificação de objetos de plástico durante a reciclagem ou determinação do tipo e concentração de matérias-primas em produtos farmacêuticos. Os sistemas podem ser adaptados de forma flexível a diferentes faixas espectrais no processo de design.

Devido à combinação de espectroscopia de infravermelho próximo de "ponto único" com imagem RGB simples, a determinação máxima de informações é alcançada, o que permite a conexão com sistemas inteligentes com software AI. O desenvolvimento contínuo do sistema está planejado. Nesse contexto, visa-se uma faixa espectral mais ampla na faixa UV para tornar visíveis contaminações como mofo e bactérias.

Na área de sensores químicos, os cientistas do Fraunhofer IPMS apresentam um chip analítico eletroquímico que, com seus microeletrodos feitos de ouro, prata ou platina, permite vários procedimentos de análise eletroquímica com as menores quantidades de análise. Os campos de aplicação são, por exemplo, o desenvolvimento de materiais de semicondutores orgânicos ou controle de reação off-line, bem como a análise eletroquímica de fluidos corporais.

Imagens microscópicas de chips analíticos eletroquímicos, com eletrodo de trabalho (WE), contraeletrodo (CE) e eletrodo de referência (RE). Os chips têm um tamanho de 5×5 mm². Direitos autorais: Fraunhofer IPMS.

Para a detecção de íons, condutividade iônica e temperatura em soluções aquosas, o instituto desenvolve sensores baseados em Ion-Sensitive Field-Effect Transistor (ISFET) e uma tecnologia de integração conectável. Isso permite, por exemplo, medição de pH sem um eletrodo de referência convencional, que pode ser realizado em um chip incluindo um sensor de condutividade e temperatura. O chip pode ser armazenado seco e pode ser integrado em um ambiente Complementary Metal-Oxide-Semiconductor (CMOS). A modificação das camadas do sensor também permite ajustar a sensibilidade para íons ou moléculas específicas.