Neue Sportsensoren könnten dazu beitragen, schlechte Schiedsrichteranrufe zu verhindern

Von der American Chemical Society, 14. März 2023

Nach Ansicht der Forscher könnte die Arbeit auch den Weg für die Erforschung anderer Anwendungen von Nanogeneratoren im Sport ebnen.

If you tuned in to the latest Super Bowl, you saw firsthand the crucial role that a referee's decisions play in determining the outcome of the game. Slow-motion replays and close-watching eyes help, but a new sensor technology could soon provide a more reliable tool for officials. According to a recent study published in ACS Applied Nano Materials, researchers have created a hybrid nanogenerator sensor that is self-powered and could improve the accuracyHow close the measured value conforms to the correct value." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]">Genauigkeit der Anrufe und verbessern den Trainingsprozess für Boxer und Cricketspieler.

Die weit verbreitete Verfügbarkeit von Sensoren und ihre zunehmende Einfachheit haben neue Möglichkeiten in der Welt des Sports eröffnet. Diese Sensoren können Schiedsrichtern, Trainern und Spielern detaillierte Erkenntnisse liefern. Damit dies jedoch praktisch ist, müssen sie kompakt, autark und kostengünstig sein.

Zwei hierfür gut geeignete Technologien sind triboelektrische Nanogeneratoren (TENGs) und piezoelektrische Nanogeneratoren (PENGs). Beide funktionieren, indem sie mechanische Energie in elektrische Energie umwandeln, wenn auch auf unterschiedliche Weise.

Ein mit einem Hybrid-Nanogenerator betriebener Sensor, abgebildet über einem Lineal, könnte dazu beitragen, die Leistung und das Gameplay beim Boxen und Cricket zu verbessern. Bildnachweis: ACS Applied Nano Materials, 2023, DOI: 10.1021/acsanm.2c04731

Wenn sie zu einem Hybrid-Nanogenerator kombiniert werden, können ihre einzelnen Nachteile gemildert werden, aber diese Geräte haben bisher nicht viele praktische Anwendungen gefunden. Deshalb wollten Nishat Kumar Das, Om Priya Nanda und Sushmee Badhulika vom Indian Institute of Technology einen Sensor entwickeln, der von einem Hybrid-Nanogenerator angetrieben wird und zur Überwachung der realen Leistung im Boxen und Cricket verwendet werden kann.

Zur Herstellung ihres Sensors stellten die Forscher Nanofasern aus Lithium-modifiziertem Zinktitanoxid her. Diese wurden mit Kupfer, einem speziellen Klebeband und anderen Filmen mit bestimmten Eigenschaften überzogen, um entweder ein TENG oder ein PENG zu erzeugen. Der PENG wurde an einem Cricketschläger und den Stümpfen eines Wickets montiert – ähnlich wie die Basen im amerikanischen Baseball. Wenn der Ball die Sensoren berührte, erzeugte er eine Spannung, anhand derer ein Anruf festgestellt werden konnte.

Beim Einsatz während des Trainings lieferte es Daten, die der Genauigkeit und Kraft des Schwungs entsprachen, mit einer Reaktionszeit von etwa 0,02 Sekunden. Anschließend kombinierten sie diesen PENG mit einem TENG, um einen Hybrid-Nanogenerator herzustellen, von dem vier davon an verschiedenen Teilen eines Boxsacks montiert wurden. Die Geräte unterschieden zwischen den sechs verschiedenen Arten von Schlägen, die beim Boxen verwendet werden, sowie deren Geschwindigkeit und gaben einem Spieler und seinem Trainer Informationen über ihren Stil. Die Forscher sagen, dass diese Arbeit den Weg für die Erforschung anderer Anwendungen von Nanogeneratoren im Sport ebnen könnte.

Referenz: „Piezo/Triboelectric Nanogenerator from Lithium-Modified Zinc Titanium Oxide Nanofibers to Monitor Contact in Sports“ von Nishat Kumar Das, Om Priya Nanda und Sushmee Badhulika, 2. Februar 2023, ACS Applied Nano Materials.DOI: 10.1021/acsanm.2c04731

Die Studie wurde von der Defence Research Development Organization (DRDO) finanziert.