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Vortrag

Smart soft materials – Aktorik und Sensorik auf Basis von Silikonelastomeren

Donnerstag (28.09.2017)
11:00 - 11:30 Uhr Florenz
Bestandteil von:


Im Center Smart Materials (CeSMa) des Fraunhofer ISC werden intelligente Materialien entwickelt, deren mechanische Eigenschaften durch äußere Einflüsse steuerbar sind. Gegenstand der Forschung und Entwicklung sind neben magnetorheologischen Elastomeren (MRE), die sich im Magnetfeld durch Wechselwirkung magnetischer Dipole verhärten, auch elektroaktive Polymere auf Basis von Silikonelastomeren. Diese adaptiven Materialien finden ihre Anwendung in Aktorik und Sensorik.


MRE sind Kompositmaterialien von magnetisch polarisierbaren Partikeln in einer weichen Elastomermatrix, die sich durch eine Überlagerung von magnetischen und elastischen Kräften auszeichnen. Beim Anlegen eines magnetischen Feldes kommt es einerseits zu einer Versteifung des Elastomers bzw. aufgrund magnetischer Anziehungskräfte zu einer Deformation des MRE. Hierdurch lässt sich beispielsweise eine Ventilfunktion realisieren.


Dielektrische Elastomersensoren (DES) werden als dünne Folien (200-1000 Mikrometer) hergestellt. Durch das Aufbringen von leitfähigen Elektrodenschichten auf beiden Seiten der Folie entsteht ein kapazitiver Aufbau, der flächig gedehnt oder durch Druck in seiner Dicke verändert werden kann. Diese Geometrieveränderung beeinflusst die elektrische Kapazität, welche als Messgröße abgegriffen wird. DES können demnach als großflächige, flexible und integrierbare Dehnungs- und Drucksensoren mit sehr hoher chemischer, thermischer und mechanischer Beständigkeit eingesetzt werden.


Die Klasse der Silikonelastomere ist für die beschriebenen Funktionswerkstoffe besonders geeignet, da die Möglichkeiten für die Entwicklung neuer Rezepturen in der Steuerung der Molekülgrößenverteilung und des Vernetzungsgrades des Elastomers liegen. Durch die chemische Struktur der verwendeten Komponenten und den zusätzlichen Einsatz verschiedener leitfähiger und/oder verstärkender Füllstoffe, werden die mechanischen und elektrischen Materialparameter gezielt für die jeweilige Anwendung eingestellt. Topfzeit, Viskosität sowie mechanische und elektrische Kenngrößen werden für den entsprechenden Verarbeitungsprozess der Zweikomponentensysteme angepasst.


Anwendungsbeispiele sind u.a. textilintegrierte Sensoren (und Aktoren) zum Monitoring von Bewegung (und) oder Druckbelastung. Aktoren können für verschiedene Stell- und Positionieraufgaben verwendet werden oder für taktile Rückmeldungen, beispielsweise bei Schaltfunktionen.

 

Sprecher/Referent:
Johannes Ziegler
Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC
Weitere Autoren/Referenten:
  • Dr. Holger Böse
    Fraunhofer-Institut für Silicatforschung
  • Dr. Bernhard Brunner
    Fraunhofer-Institut für Silicatforschung
  • Johanna Fischer
    Fraunhofer-Institut für Silicatforschung

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Präsentation Smart soft materials - Aktorik und Sensorik auf Basis von Silikonelastomeren Vortrag auf der Werkstoffwoche 2017 zum Thema Aktorik und Sensorik auf Basis von Silikonelastomeren. 944 KB Download