Sensoren zeigen Unterbrechung der Kühlkette an
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Materialwissenschafter der Technischen Universität (TU) Wien haben Sensoren entwickelt, die ihre magnetischen Eigenschaften bei einer bestimmten Temperatur verändern. Da diese Veränderung auch nicht mehr rückgängig gemacht werden kann, eignet sich der Ansatz etwa zum zuverlässigen Nachweis von Unterbrechungen in der Kühlkette. Die Technologie kommt dabei ganz ohne Stromversorgung aus. Zum Auslesen der Information braucht es lediglich einen magnetischen Puls von außen, heißt es heute, Montag, in einer Aussendung der TU Wien.
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. So kommt es etwa vor, dass Blutkonserven entsorgt werden müssen, weil die Einhaltung der Kühlkette nicht mehr nachgewiesen werden kann.
Besondere magnetische Eigenschaften
Forscher vom Institut für Festkörperphysik der TU entwickelten nun dünne Streifen aus Materialien mit besonderen magnetischen Eigenschaften. Dazu machte sich das 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.
Damit diese sogenannten „Magnet-Schalter" - eigens hergestellte Verbindungen aus Nickel, Mangan, Zinn und Kobalt - dieses Verhalten aber zeigen, müssen sie vom paramagnetischen in den ferromagnetischen Zustand wechseln. Der paramagnetische Zustand 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.
Durch Änderungen der Materialmischung kann der Sensor auf unterschiedliche Temperaturen eingestellt werden. Es sei auch möglich, Sensoren zu bauen, die statt einer Temperatur-Überschreitung eine Unterschreitung nachweisen.
Ohne Strom
Dass die Indikatoren ohne Stromversorgung auskommen und die Information in wenigen Augenblicken ausgelesen werden kann, mache den Ansatz besonders interessant, heißt es seitens der TU. Man müsse die Temperatur-Sensoren nur an einer magnetischen Messstelle vorbeitransportieren und erhalte sofort ein Ergebnis.
„Heute gibt es Daten-Logger, die Temperaturen automatisch messen und speichern, doch sie benötigen Batterien und bewegen sich im zweistelligen Euro Bereich", so Süß. Das Preis-Leistungsverhältnis der neuen Technologie sei deutlich besser, auch wenn die Sensoren nur einmal verwendet werden können. Besonders große Summen könne man im medizinischen Bereich sparen.
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