Zugl.: Karlsruhe, Universiẗat, Diss., 2006.

Originally presented as the author's Thesis--Universität Hamburg, 2007. / Includes bibliographical references.

Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung eines Drucksensorkatheters auf Basis von Faser-Bragg-Gittern. Dazu werden der medizinische Hintergrund aus technischer Sicht strukturiert dargelegt und bereits verfügbare Messmethoden für Manometrieuntersuchungen erörtert. Der Stand der Technik bei Faser-Bragg-Gitter basierten Sensoren und deren Auswertegeräten wird im Zusammenhang mit den aus dem medizinischen Hintergrund und dem Vergleich mit den anderen Messmethoden erwachsenden Anforderungen dargestellt. Die Entwicklung eines zweistufigen für die Herstellung mittels Koextrusion geeigneten Mantels für die optischen Fasern wird beschrieben. Mehrere Funktionsmuster für einen Drucksensorkatheter werden experimentell charakterisiert und die Ergebnisse hinsichtlich der Medizineignung bewertet.

Semiconducting polymers are promising materials for next-generation, flexible electronics devices. Over the last decades, various types of polymers have been developed and applied to devices such as light-emitting diodes (OLEDs), photovoltaics (OPVs), and field-effect transistors (OFETs). Conductivity is one of the most important parameters for the device performance since it directly affects charge carrier collection, injection, and transport. Besides, not only bulk conductivity but also interfacial energy barrier is critical for multilayer devices, especially an energy alignment of layers is essential to collect/inject charge carriers smoothly. Therefore reliable systems for both p- and n-type doping are sought after. Chemical doping (molecular doping) is a promising technique to achieve both, to enhance the conductivity in polymers and to shift energy levels by generating charge carriers (holes or electrons) in polymer films. The method enables to transport charge carriers in thin films or between neighboring layers effectively. This thesis investigates the chemical doping from the nanostructure level, particularly two types of devices where doping plays a crucial role: 1) pressure sensor based on p-doped semiconducting polymer nanopillars, 2) novel n-type doping system for a technologically advantageous thick interlayer in organic solar cells. In the first part, an application of nanostructured p-doped polymer was explored in a new type of device. While p-type doping is relatively common, especially for P3HT or PEDOT:PSS, in OPVs or OFETs, the potential of semiconducting polymer material, especially its mechanical flexibility and high electrical conductivity, is not fully utilized in these types of devices. Therefore new electronic device, a pressure sensor, is fabricated based on nanopillar structures made of p-doped P3HT by a templating method. The highly flexible and conductive nanostructure was obtained by combining templating and chemical doping. Through utilizing the buckling behavior of nanopillars, the pressure sensor was constructed and used for the detection of finger movement and touch sensing with a robotic gripper. Besides, the templating process can be tuned by annealing conditions, that enable adjusting the length of nanopillars and thus sensing properties. Finally, the sensing mechanism was investigated by finite element modeling and Euler buckling theory. In the second part, n-type doping in novel polymers was investigated. Generally, n-type doping has relatively limited reports since the n-doped state of commonly used polymers is readily oxidized by oxygen or water in air. A newly synthesized series of naphthalene diimide (NDI)-based conjugated polyelectrolytes (CPEs) contains cations in side chains, which stabilize the generated charge carriers. The stability of conductivity, spectroscopic characteristics, morphology, and the application of CPEs to interlayers in polymer solar cells (PSCs) were investigated. The polymer film showed air-stable high conductivity by introducing self-compensation doping and anion doping methods. The LUMO level of CPEs has a strong correlation with the conductivity in air and long-term stability. Moreover, the work function of the ITO cathode can be shifted by CPEs and the chemical doping, enabling a highly conductive, thick cathode interlayer, applicable to scalable film deposition methods, e.g., the blade-coating method. For the outlook, various new applications can be realized by combining these techniques and materials for p-/n-doping systems. This research expands the utilization of semiconducting polymer as a nano-structurable, flexible, highly conductive, and air-stable component for future flexible electronics devices.

Main goal of this thesis is evaluation of the available SON and sacrificial layer technologies from the perspective of temperature sensor design. Based on the findings, a series of detector architectures is proposed. The work is subdivided into two major parts, with the first one targeting the process characterization. Good command of the selected technology, awareness of its dependencies and limitations, is essential and has to be examined prior to any MEMS design. Pressure related topics are of particular interest, since this criterion, among others, highly influences the performance of thermal systems. Knowledge of the critical parameters is applied in the second half, where the actual IR sensor design is considered. Process characterization, required for thermal insulation estimations, is not the only link between the two physics fields. Discussed IR detectors are highly inspired by the developed pressure sensing solutions. This resulted in either similar operation principles being applied, or even the same fabricated structures being adapted for new use.:List of abbreviations List of Figures List of Tables Acknowledgements 1 Introduction 1.1 Motivation and organization of the work 1.2 Microstructure fabrication methods 1.2.1 Surface micromachining 1.2.2 Bulk micromachining 1.2.3 SOI and SON structuring 2 Pressure sensor for process characterization applications 2.1 Motivation 2.2 Pirani gauge approach 2.2.1 Principles of operation and state of the art 2.2.2 Modelling 2.2.2.1 Setup 2.2.2.2 Results 2.2.3 Processing 2.2.4 Measurement 2.2.4.1 Setup 2.2.4.2 Results 2.2.5 Application 2.2.5.1 Outgassing characterization 2.2.5.2 Reliability investigation 2.2.5.3 Thermal emitter for IR spectroscopy 2.2.5.4 Active pressure sensor 2.3 Capacitive sensor approach 2.3.1 Principles of operation and state of the art 2.3.2 Surface channel approach 2.3.3 SON channel approach 2.3.4 Application 2.3.4.1 MEMS dynamic characterization 2.3.4.2 Differential capacitive pressure sensor 2.4 Summary and overview of results 3 Temperature sensor for IR applications 3.1 Motivation 3.2 Resistive sensor approach 3.2.1 Principles of operation 3.2.2 Modelling 3.2.3 Measurement 3.3 Capacitive sensor approach 3.3.1 Principles of operation 3.3.2 Modelling 3.3.2.1 Setup 3.3.2.2 Results 3.3.3 Processing 3.4 Junction - based approach 3.4.1 State of the art 3.4.2 Thermal insulation design 3.4.2.1 Overview 3.4.2.2 Processing 3.4.2.3 Thermal performance 3.4.3 Detector design 3.4.3.1 Diode sensing solution 3.4.3.2 Bipolar Junction Transistor sensing solution 3.4.3.3 Junction Field Effect Transistor sensing solution 3.5 Summary and overview of results 4 Conclusion Bibliography

Die vorliegende Arbeit beschreibt die Entwicklung eines Drucksensorkatheters auf Basis von Faser-Bragg-Gittern. Dazu werden der medizinische Hintergrund aus technischer Sicht strukturiert dargelegt und bereits verfügbare Messmethoden für Manometrieuntersuchungen erörtert. Der Stand der Technik bei Faser-Bragg-Gitter basierten Sensoren und deren Auswertegeräten wird im Zusammenhang mit den aus dem medizinischen Hintergrund und dem Vergleich mit den anderen Messmethoden erwachsenden Anforderungen dargestellt. Die Entwicklung eines zweistufigen für die Herstellung mittels Koextrusion geeigneten Mantels für die optischen Fasern wird beschrieben. Mehrere Funktionsmuster für einen Drucksensorkatheter werden experimentell charakterisiert und die Ergebnisse hinsichtlich der Medizineignung bewertet.:Formelzeichen- und Abkürzungsverzeichnis 8 Vorwort 11 1 Einleitung 12 1.1 Motivation 12 1.2 Funktionsprinzip 14 1.3 Ziel und Struktur der Arbeit 15 2 Medizinischer Hintergrund 17 2.1 Anatomie des Nahrungstransports zum Magen 17 2.1.1 Anatomie des Pharynx 17 2.1.2 Anatomie des Ösophagus 18 2.1.3 Anatomie des Magens 19 2.2 Physiologie des Schluckens 19 2.2.1 Physiologie des Pharynx 21 2.2.2 Physiologie des oberen Ösophagus-Sphinkters (OÖS) 21 2.2.3 Physiologie des tubulären Ösophagus 22 2.2.4 Physiologie des unteren Ösophagus-Sphinkters (UÖS) 22 2.3 Anatomie des Rektums 23 2.4 Physiologie des Rektums 24 2.5 Manometrie als Diagnosewerkzeug in Hohlorganen 24 2.5.1 Manometrie des Ösophagus 24 2.5.2 Manometrie des Rektums 26 2.5.3 Sphinkter Oddi-Manometrie (SOM) 27 2.6 Manometriemethoden 29 2.6.1 Perfusionsmanometrie 30 2.6.2 Transducer Manometrie 31 2.6.3 Durchzugsmanometrie 32 2.6.4 Manometrie mit Luftkathetern 32 2.6.5 Manometrie mit Faser-Bragg-Gittern 33 2.7 Limitierungen der Manometrie 33 2.8 High-Resolution Manometry (HRM) 34 2.9 Hygiene 36 2.10 Bewertungen und Schlussfolgerungen 37 3 Stand von Wissenschaft und Technik 40 3.1 Optische Fasern 40 3.2 Faser-Bragg-Gitter (FBG) 41 3.2.1 Einschreibeverfahren 41 3.2.2 Eigenschaften von FBGs 43 3.2.3 Typen von FBGs 44 3.3 Faser-Bragg-Gitter Sensoren 46 3.3.1 Dehnungsempfindlichkeit 46 3.3.2 Temperaturempfindlichkeit 47 3.3.3 Druckempfindlichkeit 47 3.4 Sensorische Wirkung von Bragg-Gittern in Polymerfasern 48 3.5 Auswerteverfahren 49 3.5.1 Interrogatoren mit breitbandigen Lichtquellen 50 3.5.2 Interrogatoren mit abstimmbaren Laserlichtquellen 52 3.5.3 Bewertung der Anwendbarkeit für Drucksensorkatheter 53 3.5.4 Unterscheidung von Temperatur und Dehnung 55 3.6 Faser-Bragg-Gitter basierte Drucksensoren 57 4 Entwicklung eines Drucksensorkatheters auf Basis von Faser-Bragg-Gittern 59 4.1 Zusammenfassung der Anforderungen 59 4.2 Vorbetrachtungen 59 4.2.1 Was bedeutet Druck bei einem Katheter? 59 4.2.2 Verwendete Faser-Bragg-Gitter 60 4.2.3 Mechanische Eigenschaften der optischen Fasern 62 4.2.4 Auswahl und Materialparameter des Mantelmaterials 63 4.2.5 Bestmögliche Druckempfindlichkeit – fluidgefüllte Zelle 66 4.2.6 Druckempfindlichkeit einer Faser im dicken Kunststoffmantel 67 4.3 Entwurf 69 4.3.1 Mögliche im Extrusionsverfahren herstellbare Katheterquerschnitte 69 4.3.2 Simulation der Druckempfindlichkeit 70 4.3.3 Dehnungsempfindlichkeit 73 4.3.4 Biegesteifigkeit 74 4.3.5 Festlegung der geometrischen Parameter für Kathetermuster 76 4.4 Herstellung von Mustern 76 4.5 Simulierte Eigenschaften der hergestellten Muster 78 4.5.1 Druckempfindlichkeit 78 4.5.2 Dehnungsempfindlichkeit 80 4.6 Auswerteverfahren 82 4.6.1 Interrogator „Blue Fiber Box“ 82 4.6.2 Betrachtungen zum Aliasing 82 5 Charakterisierung der Kathetermuster 84 5.1 Querschnittsgeometrie 84 5.1.1 Durchmesser 84 5.1.2 Exzentrizität 85 5.2 Konstruktion eines Prüfstands für die Charakterisierung der Druckempfindlichkeit 86 5.2.1 Mechanischer Aufbau 86 5.2.2 Druckbeeinflussung der Katheter 87 5.3 Druckempfindlichkeit der Kathetermuster 90 5.4 Zugfestigkeit 95 5.5 Dehnungsempfindlichkeit 99 5.6 Biegesteifigkeit 100 5.7 Temperaturempfindlichkeit 101 6 Ergebnisbewertung 103 6.1 Vergleich der gemessenen und berechneten Parameter 103 6.2 Änderungsvorschlag 104 6.3 Ergebnisse im Kontext medizinischer Anforderungen 105 7 Zusammenfassung und Ausblick 107 A Optische Faser in einem dicken Kunststoffmantel unter hydrostatischem Druck 109 B Modellierung in ANSYS 110 C Simulierte Druckempfindlichkeit der Kathetermuster 112 D Messverfahren für die Exzentrizität 113 E Messunsicherheit bei der Messung einer Referenzdruckkennlinie 116 Literaturverzeichnis 117 Tabellenverzeichnis 127 Abbildungsverzeichnis 128 Thesen 132

Ohne zuverlässige Chemo- und Biosensoren wären beispielsweise die Überwachung von Prozessparametern in der chemischen und biotechnologischen Industrie, die Detektion von geringsten Analytkonzentrationen in der biomedizinischen Analytik oder die Spurenanalyse von Schadstoffen undenkbar. Neue Sensormaterialien wie stimuliresponsive Hydrogele spielen bei der Entwicklung neuer chemischer und biochemischer Sensoren eine immer größere Rolle. Hydrogele sind „intelligente“ hydrophile Polymernetzwerke, die in Abhängigkeit von spezifischen Stimuli quellen und entquellen können. In Kombination mit piezoresistiven Drucksensoren wird dann der resultierende Quelldruck in eine messbare Ausgangsspannung umgewandelt. In dieser Arbeit werden sowohl neuartige stimuliresponsive Hydrogele für die Detektion von Ethanol in alkoholischen Getränken als auch zum Nachweis von gelöstem Ammoniak und Harnstoff für biotechnologische Prozesse vorgestellt. Nach der gezielten Synthese und Funktionalisierung der Gele werden zunächst die Quelleigenschaften in freier Quellung untersucht. Im Mittelpunkt der Charakterisierung stehen dabei sensorisch relevante Eigenschaften wie beispielsweise das Quellverhalten in Abhängigkeit vom jeweiligen Stimulus. Im nächsten Schritt werden piezoresistive Hydrogelsensoren aufgebaut und vermessen. Dabei werden wichtige Sensoreigenschaften wie der sensitive Messbereich, Nachweisgrenzen oder Querempfindlichkeiten detailliert untersucht und die Sensorkonzepte hinsichtlich ihres Anwendungspotenzials bewertet.

Kohlenstoffnanoröhren (engl. carbon nanotubes, CNT)-Polymer-Komposite haben ein großes Potential im Bereich sensorischer Anwendungen. Dabei spielen die elektrischen Eigenschaften des Komposits und deren Änderungen unter mechanischer Belastung eine entscheidende Rolle. Einen maßgeblichen Einfluss nimmt dabei das Aspektverhältnis der CNT-Agglomerate sowie der CNTs selbst ein, welches jeweils vom CNT-Desagglomerationsprozess bestimmt wird. Die Dispergierung beeinflusst folglich auch die elektrische Leitfähigkeit und Reproduzierbarkeit des Komposits sowohl im mechanisch unbelasteten als auch belasteten Zustand. Dies wurde anhand von (teil-)analytischen Modellen gezeigt. Die Dispersionsqualität wird dabei von vielen Faktoren beeinflusst, wobei die Prozessparameter beim Ultraschalldispergieren derzeit nach der Trial-and-Error-Methode bestimmt werden. Im Rahmen der Arbeit wurde eine Dispergiergleichung für zylindrische Partikel, die CNTs näherungsweise sind, erstmals für die Dispergierung von CNTs in Lösungsmitteln entwickelt, angewendet sowie verifiziert. Die Gültigkeit der Gleichung für CNTs wurde durch Variation der Ultraschallparameter Zeit sowie Energie und deren Einfluss auf den Dispergiergrad gezeigt. Die mittels UV-VIS-Spektroskopie gemessene Extinktion diente dabei als indirekte Messgröße des Dispergiergrads. Nach Vorversuchen zur geeigneten Materialauswahl wurden alle relevanten Einflussparameter berechnet oder experimentell bestimmt. Die experimentelle Verifikation erfolgte an CNT-N-Methyl-2-pyrrolidon-Dispersionen, die mittels Ultraschallsonotrode kontrolliert dispergiert wurden. Im Ergebnis wurde gezeigt, dass die Bestimmung der optimalen Ultraschallparameter möglich ist und die bis dahin übliche Praxis der experimentellen Bestimmung der Dispergierparameter für CNTs ablösen kann. Mithin wurde die Grundlage für die Herstellung elektrisch reproduzierbarer CNT-Polymer-Komposit-basierter Sensoren gelegt. Darüber hinaus wurde das Anwendungspotential dieses Sensorkonzepts für Einzelsensoren zur punktuellen Druckmessung über eine Druckverteilungsmessung als Sensormatrix bis hin zur Anwendung als Einlegesohle im Schuh zur Überwachung des Drucks gezeigt. / Carbon nanotubes (CNT) polymer composites in the field of sensory applications have considerable potential. However, their electrical properties and their changes under mechanical stress play a decisive role. The deagglomeration process of the CNTs also has a great influence on the aspect ratio of the CNT agglomerates as well as the CNTs themselves and thus the electrical conductivity and reproducibility of the composite in both the mechanically unloaded and loaded state.This is shown by means of (partially) analytical models. The dispersion quality is influenced by many factors. The process parameters during ultrasound dispersion are currently being determined by a trial-and-error method. Within the scope of the work, a dispersing equation for cylindrical particles, which are approximate to CNTs, was first developed, applied and verified for the dispersion of CNTs in solvents. The validity of the equation for CNTs was shown by the variation of the ultrasonic parameters time as well as energy and their influence on the degree of dispersion. The absorbance measured by means of UV-VIS spectroscopy serves as an indirect measure of the degree of dispersion. After pre-testing for suitable material selection, all relevant influencing parameters were calculated or determined experimentally. Experimental verification was carried out on CNT-N-methyl-2-pyrrolidone dispersions, which were dispersed in a controlled manner by means of an ultrasonic sonotrode. As a result, it is illustrated that the determination of the optimal ultrasonic parameters is possible and can replace the conventional practice of the experimental determination of the dispersing parameters for CNTs. Accordingly, the basis for the production of electrically reproducible CNT polymer composite-based sensors has been established. In addition, the application potential of this sensor concept ranging from individual sensors for selective pressure measurement over pressure distribution measurement as a sensor matrix to the application as a shoe insole for pressure monitoring was shown.

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden die technologischen Ansätze zur Erzeugung von Mikro-Kavitäten als Grundlage zur Entwicklung und Erprobung neuer Konzepte der MEMS-basierten Aktoren und Sensoren erfolgreich eingesetzt. Im Verlauf der Integration eines IR-Emitters wurde der SON-Prozess weiterentwickelt, um eine hohe und homogene Verteilung der Dotierstoffe innerhalb der SON-Membran zu erreichen. Dabei wurde ein technologischer Ablauf entwickelt, welcher die genannten Randbedingungen erfüllt und darüber hinaus eine optimierte Herstellung anbietet, indem die zeitaufwändige Formierung der Kavität in einem Batch- anstatt eines RTP-Ofens erfolgt. Die Opferschichttechnik wurde bei der Integration von beiden vorgestellten Bauelementen eingesetzt und mit Rücksicht auf die einzelnen Randbedingungen angepasst. So konnte z. B. eine Kavität mit einer Höhe von 700 nm zur Abdeckung von IR-Emitter hergestellt werden, wodurch die thermische Isolation verbessert wurde. Im Konzept des druckempfindlichen Feldeffekttransistors wurde eine Opferschicht mit einer Dicke von 70 nm verwendet, um die Größe der Gate-Kapazität so anzupassen, dass der hergestellte Transistor steuerbar und druckempfindlich ist. Somit konnten die Flexibilität und das Potenzial der beiden Prozessknotenpunkte verdeutlicht werden.:Symbolverzeichnis Abkürzungsverzeichnis 1 Einleitung 1.1 Einführung zum Thema 1.2 Technologien zur Herstellung von Mikro-Kavitäten für MEMS 1.2.1 Silicon-On-Nothing Technologie 1.2.2 Opferschichttechnik 2 Das neue Konzept einer breitbandigen Infrarotquelle 2.1 Grundlegende Ideen der Infrarot-Sensorik 2.1.1 Wechselwirkung von Infrarotstrahlung mit CO2-Gas 2.1.2 Prinzipielle Funktionsweise eines IR-Emitters 2.1.3 CMOS-kompatible Materialien und Integrationsmöglichkeiten eines IR-Emitters 2.1.4 Das neue Konzept eines Infrarot-Emitter-Systems basierend auf monokristallinem Silizium 2.2 Finite-Elemente-Methode-Simulation des IR-Emitter-Systems 2.2.1 Geometrievarianten 2.2.2 Temperaturabhängige elektrische Eigenschaften des Bauelements 2.2.3 Betrachtung der thermischen Verluste 2.2.4 Simulation der Wärmeentwicklung 3 Herstellung und Charakterisierung eines IR-Emitters 3.1 Module der CMOS-basierten 3D-Integration 3.1.1 FEOL - Front End of Line 3.1.2 BEOL - Back End of Line 3.2 Elektrische Charakterisierung des IR-Emitters 3.2.1 I(V)-Spektren 3.2.2 Optische Eigenschaften 3.2.3 Zeitabhängiges Verhalten 4 Das neue Konzept eines druckempfindlichen Feldeffekttransistors 4.1 Einleitung zum Konzept des Bauelements 4.1.1 Konzepte zur Herstellung von MOSFET - basierten Sensoren 4.1.2 Prinzipieller Aufbau und Funktionsweise des neuen Konzepts 4.1.3 Geometrievarianten 5 Herstellung und Charakterisierung eines druckempfindlichen Feldeffekttransistors 5.1 CMOS-basierte 3D-Integration 5.1.1 Herstellung des MEMS-Elements: FEOL - Module 5.1.2 Herstellung des MEMS-Elements: BEOL - Module 5.2 Elektrische Charakterisierung des Feldeffekttransistors 5.2.1 Ausgangskennlinienfeld unter Normaldruck 5.2.2 Eingangskennlinien und deren Besonderheiten unter Normaldruck 5.3 Verhalten des Transistors bei veränderbarem Gasdruck 5.3.1 Designvariante I 5.3.2 Designvariante II 5.3.3 Designvariante III 5.3.4 Druckmessung mit Konstantstromquelle 5.4 Optimierung der Transistoreigenschaften 5.4.1 Anpassung des Gate-Dielektrikums und der Dotierung des Kanals 5.4.2 Ausgangskennlinien unter Normaldruck nach der Optimierung 5.4.3 Eingangskennlinien unter Normaldruck nach der Optimierung 5.4.4 Druckmessung nach der Optimierung 5.4.5 Bewertung der Prozessoptimierung anhand der Referenz-Strukturen 6 Zusammenfassung und Ausblick 6.1 Zusammenfassung zum IR-Emitter 6.2 Zusammenfassung zum Drucksensor Literatur Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis

Im Gegensatz zu herkömmlichen Dehnungsmessstreifen können Carbon nanotube (CNT)-basierte Komposite zusätzlich eine ausgeprägte Druck-abhängigkeit des Widerstandes aufweisen. Deshalb können Drucksensoren aus CNT-Nanokomposite ohne den Einsatz von Verformungskörpern wie z. B. Biegebalken aufgebaut werden. Die möglichen Anwendungsgebiete für diese direkt messenden Sensoren wurden in der vorliegenden Arbeit bei drei industriellen Anwendungen wie z. B. bei Robotergreifarmen gezeigt. Die Zielstellung dieser Arbeit ist die Entwicklung und Charakterisierung eines neuartigen Sensors aus CNT-Nanokomposite. Unter Verwendung von Multi-walled carbon nanotube (MWCNT)-Epoxidharz und interdigitalen Elektroden soll der Sensor auf wenigen Quadratzentimetern Drücke im Megapascal-Bereich und somit Kräfte im Kilonewton-Bereich messen können. Durch die Auswahl geeigneter Werkstoffe und die Modellierung mit der Finite Element Methode wurde der Sensorentwurf durchgeführt sowie der Messbereich abgeschätzt. Die Herstellung der MWCNT-Epoxidharz-Dispersion erfolgte durch mechanische Mischverfahren. Anschließend wurden aus der Dispersion druckempfindliche Schichten mit der Schablonendrucktechnik hergestellt. Dabei wurden die Herstellungs-parameter und besonders der Füllstoffgehalt der MWCNTs variiert, um deren Einflüsse auf das mechanische, thermische und elektrische Verhalten zu untersuchen. Die Charakterisierung der mechanischen Kenngrößen erfolgte mit Zugversuchen und dynamisch-mechanischer Analyse. In den Untersuchungen zeigen die MWCNT-Komposite eine signifikante Steigerung der Zugfestigkeit und eine Erhöhung der Glasübergangstemperatur gegenüber reinem Epoxidharz. Die Abhängigkeiten der Druckempfindlichkeit und der Temperaturempfindlichkeit vom Füllstoffgehalt wurden untersucht. Eine besonders hohe Druckempfindlichkeit, aber auch Temperaturempfind-lichkeit wurde bei Proben mit geringem Füllstoffgehalt (1 wt% und 1,25 wt%) festgestellt. Es ist also wichtig, die richtige Materialkombination für diese Art Sensor zu finden. Die realisierten Sensoren liefern zuverlässige Antwortsignale bei wiederholten Belastungen bis zu einer Belastung von 20 MPa (entspricht 2 kN). Zusätzlich wurde der Temperatureinfluss in einem Bereich von −20 °C bis 50 °C durch eine Wheatstonesche Brückenschaltung kompensiert. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass eine zuverlässige Druckmessung mit einer Temperaturmessabweichung von 0,214 MPa/10 K gewährleistet werden kann. / In contrast to conventional metallic strain gauges, carbon nanotube (CNT) composites have an additional pressure sensitivity. Therefore, deformation elements such as bending beam is not needed by using pressure sensors, which are based on CNT nanocomposite. The possible areas of application for these pressure direct measured sensors were showed in three industrial application such as robot gripper. The focus of this work is the development and characterization of a new sensor manufactured from CNT nanocomposite. By using multi-walled carbon nanotube (MWCNT) epoxy and interdigital electrodes the sensor, which has a dimension of few square centimetre, should measure a pressure in mega Pascal range and hence a force in kilo newton range. By the selection of suitable materials and the modelling using finite element method, the sensor design as well as the measurement range were carried out. The MWCNT epoxy dispersion is manufactured by using a mechanical mixing process. Subsequent, the dispersion is used to fabricate pressure sensitive layers by stencil printing methods. Thereby, the fabrication parameters and especially the filler content of the MWCNTs were varied for the mechanical, thermal and electrical investigation. The characterization of the mechanical characteristic values were carried out by using tensile test and dynamic mechanical analysis. The results show a significant increasing of the tensile strength and glass transition temperature in comparison to neat epoxy. Additionally, the influence of the filler content to the pressure and thermal sensitivity were investigated. A highly pressure sensitivity but also a highly thermal sensitivity are obtained for samples with lower filler contents (1 wt% and 1.25 wt%). Therefore, a suitable material combination has to be chosen. The fabricated sensors show reliable response signals by repeated excitations up to 20 MPa (meets to 2 KN). Moreover, the temperature influence ranged from -20 °C to 50 °C was compensated with a Wheatstone bridge. This work demonstrate a direct pressure sensitive sensor with reliable response signals by a thermal deviation of 0.214 MPa/10K.