Dielektrische Elastomere (DE)

Forschungsschwerpunkte

  • Herstellung von dielektrischen Elastomeren (DE) mit industrietauglichen, skalierbaren Prozessen 
  • Experimentelle Charakterisierung des elektromechanischen Materialverhaltens
  • Entwurf von Aktor-/Sensorsystemen (DEA/DES)
  • Aufbau von Technologiedemonstratoren
  • Untersuchung des Self-Sensing-Effektes zum Aufbau kompakter, sensorloser Aktorsysteme
  • Modellierung DE-basierter Aktor-/Sensorsysteme
  • Entwicklung fortgeschrittener Ansteuerkonzepte für DEA/DES
  • Entwicklung miniaturisier- und integrierbarer Hochspannungselektronikkonzepte 

     

  • EFRE Projekt www.saarland.de/132334.htm

    • miniEAP: Erforschung neuer Herstellungsverfahren zur Miniaturisierung von Dielektrischen Elastomer Aktoren im Millimeter Bereich. Das Projekt findet in Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe „Sensorik und Dünnschichttechnologie“ um Prof. Dr. Schultes von der HTW statt. Das Vorhaben wird aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) gefördert.

Funktionsprinzip: Formänderung durch elektrostatische Anziehung der Elektroden

Eine dünne Polymerfolie (<100µm) wird mit elektrisch leitfähigem Material bedruckt. Bei Anlegen einer elektrischen Spannung wirkt die elektrostatische Anziehung der Ladungen auf die Elektroden (grüne Pfeile), wodurch das weiche Polymer komprimiert wird. Das Material weicht zur Seite aus und vergrößert damit die Membran in Querrichtung (orange Pfeile). 

Vorteile: 

  • Geringes Gewicht
  • Geringer Energieverbrauch
  • Zuverlässig
  • Self-Sensing
  • Geringe Herstellungskosten

Aufbau von DEAP-Membranaktoren:

 

DEAP-Membranaktor mit Feder als Auslenkmechanismus:

In DEAP-Membranaktoren wird das elektroaktive Polymer durch einen Auslenkmechanismus vorgespannt und bei Anlegen einer elektrischen Spannung verringert sich die effektive Steifigkeit der Membran. Dadurch kann eine weitere Auslenkung erreicht werden. 

 

Durch geschickte Auslegung des Auslenkmechanismus kann ein bedeutender Hub erzielt werden:  

 

 

Anwendungsbeispiele: