Mikrostrukturen messen, Materialien charakterisieren

In der Medizintechnik werden immer mehr Biopolymere, Acrylatharze, Keramiken und andere synthetisch hergestellte Funktionswerkstoffe kreiert. Sie dienen je nach Anwendung für sterile Werkzeuge und Instrumente, als Implantate oder als Gerüststrukturen für die Zellkultivierung. Je nach Mischungsverhältnis der Inhaltsstoffe unterscheiden sich die Werkstoffe in ihren biologischen, chemischen und mechanischen Eigenschaften.

Eine aussagekräftige Materialcharakterisierung von neuen Werkstoffkompositionen erfordert wiederum einen hohen Zeit- und Kostenaufwand. Messgeräte beschränken sich oft auf eine Funktion und einen Kraftbereich. Dies führt zu hohen Investitionskosten, wenn Messgeräte angeschafft werden, aber auch für die Einarbeitung in deren Bedienung.

Für Experimente in den Bereichen 10 mN bis 200 N
Der Sensorik-Spezialist Tetra in Ilmenau bietet ein skalenübergreifendes Messinstrument für verschiedene mechanische Messungen an. Die Produktreihe ›Basalt‹ soll eine besonders hohe Genauigkeit und Qualität bei der Materialmessung ermöglichen. Der ›Basalt-N2‹ kann je nach Anforderung Härte, Adhäsionskräfte, Materialprofile, Verschleiß sowie Reibung mit anderen Materialien untersuchen.

Verschiedene Bedingungen, wie Normalkraft, Geschwindigkeit, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Bewegungsverlauf oder eingesetzte Schmierstoffe, sind auf individuelle Anforderungen einstellbar. Mit Milli-Newton-Sensoren, die auf patentierten Cantilever-Strukturen basieren, können auch ›Soft Matter‹ untersucht werden.

Das skalenübergreifende Messgerät ist für Experimente im Kraftbereich von 10 mN bis 200 N mit einer minimalen Auflösung im Nano-Newton-Bereich geeignet. Mit einem Übersprechen von sehr geringen 0,2 Prozent liefert es sehr genaue Messergebnisse. Darüber hinaus liegt die Abweichung der Federkennlinie bei lediglich 0,08 Prozent.

Biopolymere und Adhäsionskräfte
Auch funktionalisierte Biopolymere können mit dem Messgerät charakterisiert werden. Die untersuchten Biopolymere dienen als Gerüststrukturen (Scaffolds), um Zellgewebe zu züchten. Das Mischungsverhältnis der Inhaltsstoffe (zum Beispiel Lactid und Caprolacton) hat einen signifikanten Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften. Mithilfe des Basalt-N2 werden die je nach Mischverhältnis resultierenden Polymere in einer Testreihe reproduzierbar mechanisch charakterisiert und für die Eignung für bestimmte Anwendungen qualifiziert.

Das Gerät wird auch bei der Messung von Adhäsionskräften von Insekten und Reptilien angewendet. Fliegen, Käfer und Geckos sind in der Lage, sich an sehr glatten Oberflächen ohne Klebstoffe zu halten. Sie nutzen dafür spezielle Mikrostrukturen auf ihren Fühlern oder Füßen. Diese ermöglichen eine verhältnismäßig große Adhäsionskraft. Um Rückschlüsse von der Mikrostruktur auf die Adhäsionskraft zu ziehen, werden die Tiere mit sehr sensitiven Sensoren untersucht. Die Ergebnisse spiegeln sich in Entwicklungen wie dem Gecko-Tape wider.

HERSTELLER
TETRA Gesellschaft für Sensorik, Robotik und Automation mbH
98693 Ilmenau
Tel. +49 3677 8659-0
www.tetra-ilmenau.de