Meine Bachelorarbeit:
Triboelektrische Nanogeneratoren zur Materialklassifizierung mit Hilfe von maschinellem Lernen

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Im Sommersemester 2023 habe ich an meiner Bachelorarbeit in Physik am Lehrstuhl für Funktionelle Materialien an der TUM geschrieben. Ziel der Arbeit war es, verschiedene Materialien/Objekte mit Triboelektrischen Nanogeneratoren mithilfe von maschinellem Lernen zu unterscheiden.

Triboelektrische Nanogeneratoren wurden erst 2012 erfunden und können mechanische Energie in elektrische umwandeln. Sie können, wie der von mir hergestellte, sehr simpel und günstig herstellbar sein und haben dadurch großes Potenzial in den verschiedensten Anwendungen.

Zuerst habe ich einen simplen Triboelektrischen Nanogenerator aus einem PDMS Film und einer Kupferfolie hergestellt. Als nächstes habe ich den Nanogenerator wiederholt gegen verschiedene Materialien gedrückt, um ein Datenset aufzubauen. Mit diesem habe ich später ein Neurales Netzwerk trainiert. Das Netzwerk konnte mit annehmbarer Genauigkeit erkennen um welches Material es sich handelt. Dadurch könnte sich ein solcher Nanogenerator beispielsweise für den Einsatz auf den Fingern eines Roboters eignen. Dieser könnte quasi "fühlen", was er gerade anfässt.

Da die Messgeräte, an welche die Nanogeneratoren üblicherweise angeschlossen sind, sehr groß und teuer sind, eignen diese sich nicht für Einsatz in mobilen Anwendungen. Daher habe zusätzlich versucht, ein günstiges und mobiles Messgerät für die Spannung des Nanogenerators zu bauen. Dieses nutzt einen Mikrocontroller (Arduino-Nano) und eine Verstärkerstufe um das Signal aufzunehmen und per Bluetooth an einen Rechner zu übertragen. Das Gerät war allerdings sehr anfällig für elektromagnetische Interferenz (EMI), weshalb es für die Experimente nicht benutzt wurde.

Die Arbeit wurde mit der Note 1,0 bewertet.