An TU Wien erfunden
Neuer Sensor zeigt Unterbrechung der Kühlkette an
Beim Transport und der Lagerung etwa von Milchprodukten dürfen gewisse Temperaturen nicht überschritten werden, da die Produkte sonst Gefahr laufen zu verderben. Die Einhaltung der Kühlkette ist aber nicht nur bei Lebensmitteln von großer Bedeutung, gerade bei medizinischen Präparaten oder Blutkonserven ist ein Überschreiten bestimmter Grenzwerte extrem heikel.
Forscher vom Institut für Festkörperphysik der TU Wien entwickelten nun dünne Streifen aus Materialien mit besonderen magnetischen Eigenschaften. Der neuartige Sensor (Bild) besteht aus Material, das sich bei einem Temperaturanstieg irreversibel verändert. Dazu machte sich ein Team um Dieter Süss das Phänomen zunutze, dass magnetische Felder bestimmte Materialien in minimalem Ausmaß verformen und sie bei ganz bestimmten Resonanzfrequenzen magnetisch zum Vibrieren gebracht werden können.
"Magnet-Schalter" wechseln Zustand
Damit diese "Magnet-Schalter" - eigens hergestellte Verbindungen aus Nickel, Mangan, Zinn und Kobalt - dieses Verhalten aber zeigen, müssen sie vom sogenannten paramagnetischen in den ferromagnetischen Zustand wechseln. Ersterer zeichnet sich dadurch aus, dass das Material nur so lange magnetische Eigenschaften zeigt, wie es in der Nähe eines Magneten ist. Im ferromagnetischen Zustand richten sich die Atome so aus, dass das Material selbst ein Magnetfeld erzeugt.
Der Wechsel zwischen diesen beiden Zuständen erfolgt hier, wenn das Material erwärmt wird. Dieser Zustandwechsel wird auch durch neuerliches Absenken der Temperatur nicht mehr rückgängig gemacht. "Wir müssen also nur durch einen magnetischen Puls von außen die Resonanzfrequenz messen und wissen dadurch, ob der Schalter irgendwann mal zu warm wurde und seinen magnetischen Zustand geändert hat", so Süss.
Genau einstellbarer Temperaturbereich
Durch Änderungen der Materialmischung kann man den Sensor auf unterschiedliche Temperaturen einstellen. Man kann auch Sensoren bauen, die statt einer Überschreitung der Temperatur eine Unterschreitung nachweisen. "Der große Vorteil unserer Technologie ist, dass die Sensoren ohne Stromversorgung auskommen und berührungslos in wenigen Augenblicken ausgelesen werden können“, erklärt Bernhard Bergmair, technischer Entwickler im Team von Süss.
Ganz ähnlich wie Sicherheitschips in Warenhäusern, die bei Diebstahl einen Alarm auslösen, muss man die Produkte mit den Temperatursensoren nur an einer magnetischen Messstelle vorbeitransportieren und erhält sofort ein Ergebnis.
Sofortiges Ergebnis - ganz ohne Strom
"Heute gibt es Daten-Logger, die Temperaturen automatisch messen und speichern, doch sie benötigen Batterien und bewegen sich im zweistelligen Euro-Bereich", sagt Süss. "Unsere Sensoren haben ein weit besseres Preis-Leistungs-Verhältnis, sie machen sich deshalb auch schon bei einmaliger Verwendung bezahlt."
Besonders große Summen könnte man im medizinischen Bereich sparen: So kommt es etwa vor, dass Blutkonserven entsorgt werden müssen, weil die Einhaltung der Kühlkette nicht mehr nachgewiesen werden kann. Ein Blick auf einen zuverlässigen Temperatursensor könnte nicht nur vor verdorbenen Produkten warnen, sondern gleichzeitig unnötiges Entsorgen noch intakter Ware verhindern.
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