Magnetische Suprapartikel mit einstellbarer ID Funktionalität
Kennzeichnungen zur Objektidentifizierung sind im Alltag allgegenwärtig, beispielsweisefür Lebensmittel, Kleidung oder Elektronik-Produkte. Diese Merkmale werden typischerweise in Form von Barcodes äußerlich an solche Objekte an-, oder aufgebracht, um das physische Objekt mit zugehörigen, digital gespeicherten Informationen wiebeispielsweise dem Produkttyp oder Preis, zu verknüpfen. Industriell relevant ist nebender Produktidentifikation auch die Unterscheidung verschiedener Komponenten undMaterialien. Beispielsweise müssen für eine bestmögliche Qualität von Kunststoffrezyklaten verschiedene Kunststofftypen sortiert werden, was deren Identifikation voraussetzt. Eine zuverlässige Identifizierung anhand intrinsischerMaterialeigenschaften, wie beispielsweise deren Dichte oder optischer Eigenschaften, ist oft nicht möglich. Makroskopische Markierungen wie Barcodes kommen hier an Ihre Grenzen, da die Kunststoffbauteile typischerweise zerkleinert werden, um sie zu sortieren.Ausreichend kleine Markierungen würden eine homogene Verteilung in Kunststoffteilenermöglichen und somit die Identifizierung und anschließende Sortierung selbst von Kunststofffragmenten ermöglichen. Solche maschinell auslesbaren Markierungen werden,im Gegensatz zu beispielsweise Festplatten, nicht direkt mit Informationen (Bits)beschrieben, sondern verknüpfen physische Objekte mit in einer Datenbankgespeicherten Informationen. Diese Informationen sind neben Recycling als Teil des Konzepts der Circular Economy, für eine Vielzahl von Anwendungen und Konzepten in Bereichen wie Qualitätssicherung, Fälschungssicherheit oder Nachverfolgbarkeit von Bedeutung, beispielsweise um Prozesse automatisiert und intelligent steuern zu können (Industrie 4.0). Die Mehrheit etablierter, miniaturisierter Markierungstechnologienverwenden hierbei optisch auslesbare Signale.
In dieser Arbeit wird gezeigt, dass Suprapartikel (Mikropartikel, die definiert aus Nanopartikeln aufgebaut sind) geeignete Additive sind, die, durch ihre magnetischenEigenschaften einstellbare, Signalantworten liefern. Geeignet impliziert hierbei, dass die Suprapartikel flexibel in Objekte integriert werden können und trotz des umgebenden, möglicherweise störenden Matrixmaterials, definierte Signale liefern. Die Signale sollen insbesondere zur Identifizierung des Suprapartikeltyps genutzt werden, aber auch andereFunktionalitäten, wie die Anzeige von vergangenen, temporären Temperaturerhöhungen, sind möglich. Die Signaldetektion aus der Tiefe auch opaker Materialien wird durch Anregung mit einem niederfrequenten (20 kHz) externen magnetischen Wechselfeld undder Detektion der Signalantwort der Suprapartikel mittels Magnet-Partikel-Spektroskopie (MPS) ermöglicht. Diese auf den magnetischen Eigenschaften der Materialien basierendeTechnologie unterscheidet sich damit grundlegend von anderen magnetischen Codierkonzepten z.B. ortsaufgelöst codierten Magnetstreifen. Der niedrige Frequenzbereich der Signalantwort interferiert nicht mit optischen Materialeigenschaftenund ist somit komplementär zu den weit verbreiteten optisch-basierten Markierungstechnologien.