Flexibles Hydrogel-Touchpad: Klimpern auf dem Unterarm

Flexibel und dehnbar wie Körpergewebe: Ein neu entwickeltes Touchpad kommt einer Schnittschnelle von Mensch und Maschine immer näher.

Hände spielen Klavier

Die Tasten muss bald niemand mehr anfassen: Dank Hydrogelen lässt sich auf dem Unterarm musizieren Foto: imago/stephan görlich

Da hätte Jane Taylor aber gestaunt: Die Urheberin des bekanntesten englischen Wiegenlieds konnte vor rund zweihundert Jahren wohlweißlich nicht ahnen, dass sich ihre Melodie „Twinkle, Twinkle, Little Star“ eines Tages perfekt zum Klavierspielen eignet – auf dem Unterarm.

Ein neues Video auf der Website des Wissenschaftsmagazins Science zeigt, wie aus einem ganz normalen menschlichen Arm eine durchaus passable Klaviatur wird. Das Wundermittel dafür besteht aus einem mit Lithiumchlorid-Salz versetztem Polyacrylamid-Hydrogel, das Wissenschaftler an der National-Universität in Seoul, Südkorea, zu einer neuen Art von Touchpad entwickelt haben. Nach berührungssensiblen, aber widerstandsfähigen Lösungen für iPhone, Computer oder Fahrkartenschalter ist dieser Typ von Touchpad hochflexibel und zudem transparent. Erklärtes Ziel ist die Einbindung in den menschlichen Körper.

Die bisherigen, auf leitenden Polymeren, Kohlenstoffröhrchen, Graphenen oder Nanodrähten basierenden, flexiblen Touchpads nahmen nach wiederholtem Dehnen im Schichtwiderstand ab, oftmals kam es zu Materialermüdung. Zudem lässt sich über ihre Bioverträglichkeit streiten.

Eine Alternative fanden Forscher nun bei den Hydrogelen. Der Clou: Dank ihres hydrophilen Polymernetzwerks, aufgequollen mit einer großen Menge an Wasser, sind Hydrogele weich wie menschliches Gewebe und elastisch. Aufgrund ihres hohen Wasseranteils können die Gele gut mit Salzen wie Lithiumchlorid versetzt werden. Die Ionen machen das Gel zu einen elektrischen Leiter. Wird das Panel an jeder Ecke mit Spannung versehen, resultiert ein einheitlich elektrostatisches Feld.

Berührt ein Finger dann die Oberfläche, stört es das elektrische Feld. Sensoren in jeder Ecke des Panels registrieren diese Veränderung. Diese Daten können dazu genutzt werden, um den Fingerabdruck auf der Oberfläche zu lokalisieren. Bei gleichbleibender Berührungssensibilität lässt sich das Touchpad zudem ohne elektronische Einbußen bis zu zehn Mal spannen. Um den Arm gebunden wird es mithilfe der Android-App „perfect piano“ zu einer Klaviatur auf dem Unterarm.

Eigenschaften wie menschliche Haut

Doch die neue Technologie birgt nicht nur für hippe, technikbegeisterte Gamer oder Klavierspieler auf Abwegen neue Möglichkeiten. Wichtig kann auch ihre Verwendung in der medizinischen Industrie werden. Elektronik, die in und auf unseren Körpern verwendet werden kann, birgt enormes Entwicklungspotenzial. Da viele Hydrogele biologisch verträglich sind, wurden sie bereits in der Wundheilung als Auflage, als direkte Arzneimittelabgabe im Körper und als Gewebeersatz verwendet.

Das eigentliche Ziel ist aber die Entwicklung einer Schnittstelle zwischen Mensch und Maschine. Touchpanels, die sich dehnen lassen und eine hohe Bioverträglichkeit aufweisen, sieht der südkoreanische Science-Autor Chong-Chang Kim als Möglichkeit, biologische Daten vom menschlichen Körper zu erhalten: „Um dieses Ziel zu erreichen, benötigt die Schnittstelle Eigenschaften wie ein Körpergewebe oder Haut.“ Die weichen, flexiblen und dehnbaren Hydrogele kämen dem menschlichen Gewebe und der Haut nahe, meint Kim. Also gutes Material, das sich schadfrei in den menschlichen Körper einbinden lässt und dabei anpassungsfähig ist.

Noch ist dieses neue Technologiefeld nicht ausreichend erforscht, es wirft Fragen zur Haltbarkeit über einen längeren Zeitraum hinweg auf. Bisher konnten Forscher aber auf epidermischen Touchpads Wörter schreiben, Games spielen und ein altbekanntes, englisches Wiegenlied auf der „hauteigenen Klaviatur“ klimpern. Bis zum Einsatz als neue Schnittstelle zwischen Mensch und Computer ist jedoch noch eine Menge an Entwicklungsarbeit notwendig.

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