ENGINEERINGNET.BE - Het eerdere ambitieuze Starshot-initiatief van TU Delft onderzocht hoe een minuscuul ruimtevaartuig met ultralichte lichtzeilen naar het dichtstbijzijnde sterrenstelsel kan worden gestuurd. Hoewel dat toekomstbeeld nog ver weg is, heeft het onderzoek al wel geleid tot technologie met concrete toepassingen op aarde.
Universitair hoofddocent Richard Norte: “Dit project resulteerde in een unieke nanostructuur: een zeil dat circa duizend keer dunner is dan een mensenhaar, maar met een relatief groot oppervlak vergeleken met wat andere onderzoeksgroepen hebben bereikt.”
De onderzoekers brachten in de zeilen zo'n miljoen microscopische gaten aan, wat zorgt voor uitzonderlijke optische eigenschappen.
Juist die eigenschappen maken de technologie interessant voor sensortoepassingen. De membranen kunnen met grote stabiliteit en precisie trillen, zodat extreem kleine krachten en bewegingen meetbaar worden bij kamertemperatuur.
“Onze sensoren kunnen krachten meten op het attonewtonniveau, vergelijkbaar met de zwaartekracht tussen twee mensen op 1000 kilometer afstand, gemeten in één seconde. Voor dit soort gevoeligheid moeten sensoren normaal gesproken worden gekoeld tot bijna het absolute nulpunt”, aldus Norte.
Toch blijven deze systemen voorlopig beperkt tot gespecialiseerde laboratoria. De huidige opstellingen vereisen een zeer precieze uitlijning van spiegels, die handmatig door experts moet gebeuren. Dat maakt ze kwetsbaar, lastig reproduceerbaar en ongeschikt voor grootschalige toepassing.
Norte en zijn collega’s werken daarom aan compacte, geïntegreerde sensoren waarin de optische componenten direct in de structuur zijn verwerkt. Daardoor vervalt de noodzaak van handmatige uitlijning en worden de systemen robuuster en beter schaalbaar.
Een belangrijke toepassing van deze sensoren ligt bij zeer nauwkeurige versnellingsmeters. “Accelerometers worden steeds belangrijker voor inertiële navigatie, op basis van beweging en versnelling, van hoogwaardige voertuigen zoals vliegtuigen en schepen, vooral wanneer GPS wordt verstoord. Door versnellingen in drie dimensies te meten, kunnen deze systemen hun positie bepalen zonder afhankelijk te zijn van GPS.”
Binnen het project worden deze compacte sensoren getest en gevalideerd. De prestaties worden beoordeeld op onder meer gevoeligheid, formaat en robuustheid, inclusief gebruik in vacuüm.
Op basis daarvan bepalen de onderzoekers welke ontwerpen het meest kansrijk zijn voor toepassingen in de praktijk. Hiermee zetten de onderzoekers een stap om deze technologie om te vormen tot een compact en produceerbaar platform, voor het ontwikkelen van een nieuwe generatie sensoren.
Norte heeft een Proof of Concept-beurs ontvangen voor dit onderzoek van de European Research Council.
