Tech­ni­ker der TU-Wien ent­wi­ckelt neuen Sen­sor für Dich­te­mes­sung von Flüs­sig­kei­ten und erhält Feh­rer­preis. Inno­va­tion ermög­licht auch Bestim­mung der Vis­ko­si­tät. Unter­schied­li­che Anwend­bar­keit für Wein, Blut oder Motoröl.

Der Feh­rer-Preis der TU-Wien geht an den Elek­tro­tech­ni­ker Georg Pfus­ter­schmied. Er ent­wi­ckelte einen Sen­sor, mit dem man die Dichte und die Vis­ko­si­tät unter­schied­li­cher Flüs­sig­kei­ten mes­sen kann. Einen Löf­fel aus einem Glas Was­ser her­aus­zu­zie­hen, ist kein Pro­blem. Befin­det sich der Löf­fel in einem Honig­glas, wird die Sache schon müh­sa­mer, und wenn der Löf­fel in kleb­ri­gem Bitu­men im Asphalt steckt, dann geht er ohne Hilfs­mit­tel viel­leicht über­haupt nicht mehr heraus. 

Die­ser Wider­stand, den eine Flüs­sig­keit einer Bewe­gung ent­ge­gen­setzt, wird als „Vis­ko­si­tät“ bezeich­net. Sie spielt in vie­len Anwen­dun­gen eine wich­tige Rolle, ist aber nicht immer ein­fach zu mes­sen. Georg Pfus­ter­schmied vom TU-Insti­tut für Sen­sor- und Aktua­tor­sys­teme ent­wi­ckelte nun einen Mikro­sen­sor, mit dem man die Dichte und die Vis­ko­si­tät unter­schied­lichs­ter Flüs­sig­kei­ten ermit­teln kann. Der Sen­sor ist so kom­pakt, dass ein ein­zi­ger Trop­fen für eine Mes­sung aus­reicht. Für diese Inno­va­tion wurde Georg Pfus­ter­schmied nun mit dem renom­mier­ten Feh­rer-Preis der TU-Wien ausgezeichnet.

Schwin­gende Plätt­chen im Mikrochip
„Die Dichte und die Vis­ko­si­tät einer Flüs­sig­keit kön­nen in ganz unter­schied­li­chen Anwen­dungs­be­rei­chen sehr rele­vant sein“, erläu­tert Georg Pfus­ter­schmied. „Von der Vis­ko­si­tät des Maschi­nen­öls im Motor hängt ab, ob es die Kol­ben noch rich­tig schmiert oder ob ein Ölwech­sel nötig ist. Die Vis­ko­si­tät des kleb­ri­gen Bitu­mens im Asphalt sagt, ob der Asphalt noch sta­bil ist oder erneu­ert wer­den muss. Aus der Dichte von Wein kann man ablei­ten, ob der Gärungs­pro­zess rich­tig funk­tio­niert hat, und die Vis­ko­si­tät von Blut spielt für medi­zi­ni­sche Fra­gen eine wich­tige Rolle“, so der TU-Experte.

Die Vis­ko­si­tät von kleb­ri­gem Asphalt bewegt sich aller­dings in ganz ande­ren Grö­ßen­ord­nun­gen als die Vis­ko­si­tät von ver­gä­ren­dem Wein. Pfus­ter­schmied hat einen Mikro­chip ent­wi­ckelt, der für all diese unter­schied­li­chen Flüs­sig­kei­ten ein­setz­bar ist. „Wir ver­wen­den einen Mikro­re­so­na­tor. Das ist eine win­zige Platte, ähn­lich dick wie Alu­fo­lie, die elek­trisch zum Schwin­gen ange­regt wird“, erklärt der For­scher. Der Mikro­chip wird in die Flüs­sig­keit ein­ge­taucht und misst, auf wel­che Weise sich das Schwin­gungs­ver­hal­ten der Platte ver­än­dert – und dar­aus wird die Dichte und die Vis­ko­si­tät berechnet.

Feh­rer-Preis
„Der ent­schei­dende Vor­teil die­ser Mess­me­thode ist, dass der Sen­sor extrem kom­pakt gebaut wer­den kann und dem­entspre­chend auch mit sehr gerin­gen Flüs­sig­keits­men­gen aus­kommt. Ein paar Mikro­li­ter genü­gen – anhand eines ein­zel­nen Trop­fens lässt sich die Dichte und die Vis­ko­si­tät bestim­men. Für bis­her ver­wen­dete Vis­ko­si­täts-Mess­ge­räte braucht man deut­lich grö­ßere Pro­ben“, unter­streicht TU-Tech­ni­ker Georg Pfusterschmied.

Für diese inno­va­tive For­schung und Ent­wick­lung (FE) wurde Georg Pfus­ter­schmied nun vom Rek­to­rat der TU-Wien mit dem Dr. Ernst Feh­rer-Preis aus­ge­zeich­net. Die­ser Preis wurde von Rose­ma­rie Feh­rer gestif­tet, der Witwe des Erfin­ders und Indus­tri­el­len Ernst Feh­rer. Der Preis wird jähr­lich für beson­dere tech­ni­sche For­schungs­leis­tun­gen mit prak­ti­scher Anwend­bar­keit vergeben. 

Mehr­fa­che Auszeichnungen
Pfus­ter­schmied selbst stammt aus der Stei­er­mark und stu­dierte zunächst Elek­tro­tech­nik und Tech­no­lo­gie­ma­nage­ment an der FH Joan­neum Kap­fen­berg. Nach dem Abschluss sei­nes Bache­lor­stu­di­ums wech­selte er an die TU-Wien, wo er nach sei­nem Mas­ter­ab­schluss in Mate­ri­al­wis­sen­schaf­ten auch promovierte. 

Die Ent­wick­lung des Vis­ko­si­täts-Sen­sors war Teil sei­ner Dis­ser­ta­tion unter Anlei­tung von Ulrich Schmid (Prof.). Aus­lands­er­fah­rung sam­melte Pfus­ter­schmied bei Gast­auf­ent­hal­ten an der School of Mathe­ma­tics and Sta­tis­tics in Mel­bourne, am Depart­ment of Mate­rial Sci­ence and Tech­no­logy in Toronto und am Cen­ter for Inte­gra­ted Micro­sys­tems and Com­pon­ents an der Uni­ver­si­tät von Novi Sad. 2016 wurde Pfus­ter­schmied bereits für Wie­ner Inge­nieurs­preis nomi­niert, im glei­chen Jahr siegte er beim Lions För­der­preis und 2015 erhielt er ein För­der­sti­pen­dium der TU-Wien.