2.4 - Manche mögen's heiß - Der Insektengeruchssinn als Inspiration für biomimetische Brandsensorik
- Event
- 11. Dresdner Sensor-Symposium 2013
2013-12-09 - 2013-12-11
Dreikönigskirche - Haus der Kirche Dresden - Chapter
- Hochtemperatur-Sensorik
- Author(s)
- S. Schütz - Georg-August-Universität Göttingen/D, O. Kiesewetter - UST Umweltsensortechnik GmbH, Geschwenda/D, D. Kohl - Justus-Liebig Universität Gießen/D
- Pages
- 46 - 51
- DOI
- 10.5162/11dss2013/2.4
- ISBN
- 978-3-9813484-5-3
- Price
- free
Abstract
Die meisten Insekten ergreifen, wie alle anderen Tiere auch, die Flucht, wenn sie in ihrer Umgebung ein größeres Feuer bemerken. Eine kleine Gruppe von Insekten ist jedoch „pyrophil“ und „liebt“ das Feuer. Diese Käfer fliegen Waldbrände an und unterscheiden dabei zwischen verbranntem und nur erhitztem, nahrhaften Holz für ihre Larven. Dazu nutzt der Käfer insbesondere seinen angepassten Geruchssinn, der ihn durch die Wahrnehmung von spezifischen Markersubstanzen über Ort und Art des Brandes informiert. Vier solcher Markersubstanzen, die sowohl vom Käfer empfindlich gerochen als auch reproduzierbar bei unterschiedlichen Temperaturen von erhitztem Kiefernholz freigesetzt werden, konnten mittels gaschromatographischer Messungen mit paralleler Detektion durch ein Massenspektrometer und einen Elektroantennographen identifiziert werden. Am Beispiel der Geruchswahrnehmung des Schwarzen Kiefernprachtkäfers Melanophila acuminata wurden so biomimetische Brandsensoren zur sensorgestützten Optimierung der Prozesskontrolle in einem industriellen Holzpartikeltrockner entwickelt. Eine Erhöhung der Trocknerluft-Ausgangstemperatur von 150°C auf 155°C erbringt bei einer Erhöhung des Energieeinsatzes von 3% eine Steigerung der Trockengeschwindigkeit von 12%. Da die Gefahr einer Selbstentzündung in diesem Temperaturbereich steigt, ist für eine solche Erhöhung der Energieeffizienz eine verbesserte Branderkennung nötig. Für die notwendige empfindliche Detektion der identifizierten Markersubstanzen wurden nanoporöse Wolframoxid- Halbleiter-Gassensoren entwickelt, die besonders sensitiv und selektiv auf diese Markersubstanzen reagieren.