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Elektroaktive Polymere (EAP)

Elektroaktive Polymere sind Materialien, die entsprechend modifiziert sind, damit beispielsweise elektrische Impulse in mechanische Bewegung umgesetzt werden können. Dank dieses Prinzips können kapazitive Sensoren, Aktuatoren oder Generatoren gebaut werden. WACKER ist auf diesem Markt mit den Produkten NEXIPAL® und ELASTOSIL® Film aktiv.

Intelligente Sensoren messen Kapazitätsänderungen und erfassen somit Dehn- und Druckbewegungen. Da diese NEXIPAL® Sensoren aus ELASTOSIL® Film extrem dünn und flexibel sind, eignen sie sich perfekt für Anwendungen im Bereich intelligente Textilien und Erfassung von Körperbewegungen in Medizin, Sport und Life Style. Des Weiteren sind NEXIPAL® Sensoren für Umgebungen mit verschiedenen Temperaturbedürfnissen exzellent geeignet.

NEXIPAL® Act, Bauteile aus ELASTOSIL® Film und flexiblen Elektroden, werden im Bereich Aktuatorik eingesetzt und bieten im Vergleich zu konventionellen Technologien erhebliche Energie- und Gewichtseinsparpotentiale. Anwendungsbereiche sind unter anderem: Ventile, Pumpen, Relais, künstliche Muskeln, Greifer und Soundsysteme.

Weitere Vorteile sind:

  • Proportionales Schalten
  • Große Hübe
  • Aktuator-Sensor-Kombinationen möglich
  • Hohe Aktuierungsgeschwindigkeit
  • Geräuschlos
  • Leicht
  • Flexibel und elastisch
  • Sparsam im Energiebedarf

In umgekehrter Funktionsweise zur Aktorik können NEXIPAL® Bauteile aus ELASTOSIL® Film und flexiblen Elektroden auch dazu verwendet werden mechanische Arbeit in elektrische Energie umzuwandeln. Dies ermöglicht neuartige Formen der umweltfreundlichen Energiegewinnung zum Beispiel in Gezeitenkraftwerken.

Funktionsweise der NEXIPAL®-Laminate

funktionsweise eines Aktuators und Sensors aus NEXIPAL®-Laminat

NEXIPAL®-Laminat besteht aus mindestens einer hauchdünnen Siliconfolie (ELASTOSIL® Film) und zwei Elektroden. Wird eine Spannungsquelle angelegt, fungiert es als Aktuator.

funktionsweise eines Aktuators und Sensors aus NEXIPAL®-Laminat

Wird die Spannungsquelle eingeschaltet, so lädt sich eine Elektrode positiv, die andere negativ auf. Die Elektroden ziehen sich gegenseitig an und verformen die Siliconfolie. Da Silicone quasi inkompressibel sind, wird das Volumen erhalten indem die Siliconfolie dünner, aber breiter wird. Wird die Spannung ausgeschaltet, drückt die Siliconfolie die Elektroden wieder auseinander.

funktionsweise eines Aktuators und Sensors aus NEXIPAL®-Laminat

Ein EAP-Sensor funktioniert ähnlich: Ein Messinstrument wird an das NEXIPAL®-Laminat angeschlossen, um die Kapazität zu messen.

Mit Druck- oder Zugbewegungen kann das NEXIPAL®-Laminat nun verformt werden. Zwischen den Elektroden baut sich ein elektrostatisches Feld auf, das sich mit der Distanz zwischen den Elektroden ändert.

funktionsweise eines Aktuators und Sensors aus NEXIPAL®-Laminat

Ein leichter Druck mit dem Finger reicht aus, um die Elektroden näher zusammenzuführen. Die Distanz zwischen den Elektroden ändert sich und somit auch die Kapazität. Entfernt man den Finger, drückt die Siliconfolie die Elektroden wieder in ihren ursprünglichen Zustand auseinander.