Wissenschaftler der Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) haben ein dielektrisches Elastomer mit einem breiten Bewegungsspektrum entwickelt. Das neue Device funktioniert mit relativ niedriger Spannung und verfügt über keine starren Komponenten. [...]
„Wir glauben, dass dies der heilige Gral der Soft-Robotik sein könnte“, erklärt Studienautor Mishu Duduta von der SEAS.
Das neue Material basiert auf zwei bekannten Komponenten. Dabei handelt es sich um ein Elastomer, das an der University of California in Los Angeles (UCLA) entwickelt worden ist, das feste Bestandteile überflüssig macht sowie eine Elektrode aus Kohlenstoff-Nanoröhrchen, die vom Clarke Lab gefertigt worden ist. Die komplementären Eigenschaften dieser beiden Materialien sorgten dafür, dass dieses Device herkömmliche dielektrische Elastomer-Aktoren übertreffen konnte.
Die meisten dielektrischen Elastomere haben ein beschränktes Bewegungsspektrum, müssen vorgedehnt und an einem starren Rahmen fixiert werden. Das Elastomer der UCLA unterliegt nicht diesen Beschränkungen. Bei den Elektroden hat das Forschungsteam Kohlenstoffpaste, die normalerweise eingesetzt wird, durch eine dünne Schicht Kohlenstoff-Nanoröhrchen ersetzt. Die Nanoröhrchen erhöhen weder die Steifheit noch verringern sie die Energiedichte. Somit bleibt das Material dehnbar und punktet mit erheblichen Kräften.
Die Wissenschaftler haben die Elastomere in mehreren Lagen übereinandergelegt. Dabei folgt auf jedes Elastomer eine Elektrode. So kommt jede Elektrode doppelt zum Einsatz, da sie das Elastomer darunter sowie darüber mit Energie versorgt. „Die Spannung, die benötigt wird, um dielektrische Elastomere in Bewegung zu setzen, steht in Verbindung zur Dicke des Materials. Somit sollte das dielektrische Elastomer so dünn wie möglich sein“, erklärt Duduta. (pte)
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