Wissen-News Ferroelektrische Polymere als Muskeln für Roboter
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06. Juli 2023, 15:56 Uhr
Eine neue Art von ferroelektrischem Polymer, das elektrische Energie außergewöhnlich gut in mechanische Dehnung umwandelt, könnte Robotern menschenähnliche Muskeln verleihen. US-Forscher sehen in dem neuen Material großes Potential im Bereich der Softrobotik.
Eine neue Art von ferroelektrischem Polymer – also eines chemischen Verbundstoffs, der elektrische und mechanische Effekte in sich vereint – könnte Robotern künftig menschenähnliche Muskeln verleihen. Das ist das Ergebnis einer Studie von Materialwissenschaftlern der Pennsylvania State University in den USA. Das neue Material wandelt elektrische Energie außergewöhnlich gut in mechanische Dehnung um. Es eignet sich deshalb besonders als sogenannter Aktuator – also als ein Material, das sich verformt, wenn eine äußere Kraft wie elektrische Energie wirkt.
Nach Ansicht der US-Forscher bietet die neue Art von ferroelektrischem Polymer die Möglichkeit, weiche Aktuatoren mit verbesserter Dehnungsleistung und mechanischer Energiedichte zu entwickeln. Bisherige Aktuator-Materialien sind traditionell starr, was ihren Einsatz im Bereich der Softrobotik ausschließt. Weiche Aktuatoren sind hingegen aufgrund ihrer Kombination aus Stärke, Leistung und Flexibilität besonders für softrobotische Anwendungen in medizinischen Geräten, fortschrittlicher Robotik und Präzisionspositionierungssystemen geeignet.
Bei einem ferroelektrischen Polymer liegen die Polymerketten in geordneten (kristallinen) und ungeordneten (nicht-kristallinen) Mikrostukturen beieinander. Anders als starre ferroelektrische Aktuator-Materialien, wie etwa Keramik, weisen ferroelektrische Polymere eine enorme durch elektrische Felder induzierte Dehnungsfähigkeit auf. Die Dehnungsfähigkeit dieser Materialien, ihr hohes Maß an Flexibilität bei gleichzeitig geringem Gewicht und niedrigeren Kosten machen ferroelektrische Polymere deshalb für das Design von flexiblen Teilen und flexibler Elektronik der Softrobotik besonders attraktiv.
(dn)
