Mikro-Gerät heizt und misst Temperatur zugleich

Lincoln (pte003/26.05.2017/06:10) - In nur wenigen Sekunden kann sich der Heizstab von Raumtemperatur auf 150 Grad erhitzen, die Obergrenze liegt bei knapp 1.100 Grad Celsius. Und dabei ist das von Forschern der University of Nebraska-Lincoln http://unl.edu entwickelte Gerät gerade einmal einen Zehntelmillimeter dick. Es handelt sich dabei um eine mit Silizium verschmolzene Glasfaser.

"Wir haben eine elegante Sensorstruktur mit einem sehr effizienten Heizmechanismus entwickelt", erklärt der Techniker Ming Han. "In anderen Geräten sind das Heizelement und das Temperaturmesselement zwei unterschiedliche Komponenten. Hier haben wir beide in dieselbe winzige Struktur integriert." Da das Gerät extremen Temperaturen standhält, könnte es auch in Motoren und Kraftwerken Einsatz finden.

Laserstrahlen sorgen für Heizfunktion

Das Forscherteam fand eine Möglichkeit, die Glasfaser mit einem Träger aus Silizium zu verbinden, ohne dass sich der Klebstoff bei hohen Temperaturen löst. Dann wurden Laserstrahlen mit zwei verschiedenen Wellenlängen durch die Glasfaser gesendet. Jene mit 980 Nanometern Wellenlänge wurde vom Silizium absorbiert, jene mit 1.550 Nanometern wurde hindurchgeleitet.

Die erste Art von Lichtwellen sorgt dafür, dass Hitze entsteht. Die über Fernsteuerung zugeführte Energie kontrolliert die Temperatur des Geräts. Die zweite Art von Lichtwellen wird partiell von den beiden Enden des Silizium-Trägers reflektiert. Diese Reflexionen interferieren miteinander auf charakteristische Art und Weise und da sich die Interferenzmuster mit der Temperatur des Siliziums ändern, kann die Temperatur präzise berechnet werden.

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