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Weiche Wandler mit dielektrischem elektroaktivem Polymer
Was sind Soft-Transducer?
Geräte auf der Grundlage weicher Materialien, wie Aktoren und Sensoren, sind in einer Vielzahl von neuen Anwendungen in den Mittelpunkt des Interesses gerückt. Dielektrische Elastomere und dielektrische Gele können dank ihrer Elastizität und Weichheit eine Schlüsselrolle als Hauptkomponenten in weichen Wandlern spielen. Die Formveränderung dielektrischer Elastomere und dielektrischer Gele kann zur Umwandlung von Energie (z. B. von elektrischer in mechanische Energie) genutzt werden, was zu nachhaltigen Lösungen führt, wie etwa:
- Leichtes Gewicht
- Mechanische Übereinstimmung
- Flexibilität bei der Gestaltung
- Geräuschlosigkeit
Potenzielle Anwendungen für weiche Wandler umfassen Unterhaltungselektronik, Transportelektronik, Spiele, Generatoren (Energiegewinnung), Robotik, künstliche Muskeln, Infrastruktur, Matratzen, Lautsprecher und elektrische Zahnbürsten.
Materialvergleich und Fokus von Dow
Verschiedene Materialien haben einzigartige Betätigungs- und Belastungseigenschaften. Das dielektrische elektroaktive Polymer (DEAP) bietet eine differenzierte, größere Betätigungsspannung.
| Betätigungselement | Leistungsdichte KW * kg-1 | Wirkungsgrad der Betätigung | Größe / em3 | Stress / Abgeordnete | Dehnung / % | Relative Geschwindigkeit | Flexibilität bei der Gestaltung |
| DEAP | 10-2-100 | ~0.9 | ≥10-1 | 10-1-100 | 10-1-102 | Schnell | Gut |
| Hydraulisch | 100-101 | >0.9 | 100-104 | 100-102 | 10-3-100 | Mittel | Schlecht |
| Pneumatisch | 10-2-102 | ~0.4 | 100-104 | 100-101 | 10-1-100 | Mittel | Schlecht |
| Drehspule | 10-2-100 | ~0.8 | 101-103 | 10-2 | 100 | Mittelschnell | Schlecht |
| Plezo | 100-106 | >0.85 | 10-2-102 | 100-101 | 10-2-100 | Schnell | Messe |
| SMA | 10-2-101 | <0.1 | 100-101 | 102 | 100 | Langsam | Messe |
| IPMC | 10-4-10-2 | <0.1 | ≥10-1 | 10-2-10-1 | 100 | Langsam-Mittel | Messe |
| Natürliche Muskeln | 10-1-100 | <0.75 | 10-7-10-1 | 10-2-10-1 | 101 | Mittel | - |
Prinzip des weichen Aktuators
Die einfachste Form eines DEAP-basierten weichen Aktuators ist ein dünner Elastomerfilm, der zwischen zwei Elektroden eingebettet ist. Das Anlegen einer Spannung auf beiden Seiten des Elastomerfilms erzeugt einen Maxwell-Druck, der zu einer Vergrößerung der Fläche und einer Verringerung der Dicke führt.
Das Prinzip des Soft-Sensors
Ein DEAP-basierter weicher Sensor wird als eine Art Kraftsensor betrachtet. Ein Elastomerfilm ändert seine Kapazität, wenn er mechanisch verformt wird. Diese Kapazitätsänderung kann genutzt werden, um ein unterschiedliches Maß an äußerer Kraft zu erkennen.
Warum Dielektrische Elektroaktive Polymere auf Silikonbasis (DEAP)?
In der Anfangsphase der Forschung und Entwicklung waren Polyacrylat und Polyurethan beliebte Materialien, die als DEAP verwendet wurden. In letzter Zeit hat Silikon viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen und stellt aufgrund der folgenden Vorteile das vielversprechendste Material dar:
- Niedrigere Betriebsspannung
- Große Bewegung
- Geringe Viskoelastizität und schnellere Reaktion
- Langlebiger, zuverlässiger und stabiler Betrieb in rauen Umgebungen (hohe Feuchtigkeit, Temperatur usw.)
Silikon (hohe Dielektrizitätskonstante) | Silikon (konventionell) | Polyurethan | Polyacrylat | |
| Dielektrizitätskonstante | Ausgezeichnet | Messe | Ausgezeichnet | Gut |
| Leichte Benetzung | Messe | Messe | Ausgezeichnet | Ausgezeichnet |
| Stabilität der Luftfeuchtigkeit | Ausgezeichnet | Ausgezeichnet | Schlecht | Schlecht |
| Betriebstemperatur | Ausgezeichnet | Ausgezeichnet | Schlecht | Schlecht |
| Keine Viskoelastizität | Gut | Ausgezeichnet | Messe | Schlecht |
| Reaktionsgeschwindigkeit | Gut | Ausgezeichnet | Messe | Schlecht |
| Reißfestigkeit | Messe | Messe | Ausgezeichnet | Ausgezeichnet |
Technologie- und Nachhaltigkeitslösungen von Dow
Unser fundiertes Wissen und unsere langjährige Erfahrung auf dem Gebiet der dielektrischen Elastomere und dielektrischen Gele können Ihre Technologie- und Produktentwicklung durch eine Verbesserung der Produktleistung beschleunigen. Silikonmaterialien bieten anerkanntermaßen hervorragende Eigenschaften, die sich für weiche Wandler eignen. Wir können dielektrische Elastomere und dielektrische Gele auf Silikonbasis für Ihre spezifischen Anwendungsanforderungen maßschneidern. Darüber hinaus bietet Dows Silikon- und organische Materialwissenschaft komplementäre Stärken bei der Weiterentwicklung der Materialwissenschaft für weiche Wandler wie folgt:
- Entwurf und Synthese von Polymerstrukturen
- Formulierung und Entwicklung von Verbundstoffen
- Optimierung der mechanischen und elektrischen Eigenschaften
- Angebot von Gesamtlösungen:
- Dielektrische Elastomere
- Dielektrische Gele
- Elektroden
- Klebstoffe
- Elektrisch leitfähige Klebstoffe
- Prozessunterstützung einschließlich Dünnschichtherstellung
- Grundlegende elektromechanische Leistungsbewertung
| Dow-Produkt | Anmeldung | Einzigartiges Merkmal |
| ME-7540 | Elektroaktives Elastomer | Hohe Dielektrizitätskonstante |
| SYLGARD 184 | Elektroaktives Elastomer | Schnelle Reaktionszeit |
| ME-1800 | Elektrisch leitfähiger Klebstoff | Hohe elektrische Leitfähigkeit |
| OS-20 | Verdünnungsmittel für DEAP oder Elektrodendruck | Ideal für die Silikonverdünnung |
Aufbau eines weichen Aktuators
Wo werden die Technologie und die Produkte von Dow eingesetzt?
Herstellungsverfahren für DEAP-Aktuatoren
Weiche Wandler mit dielektrischem elektroaktivem Polymer auf Silikonbasis (DEAP). Beispiel für den Herstellungsprozess und die zusammengesetzte Struktur des Aktuators mit DEAP-Silikonfolie.
Laborfilm (einschichtiger Aktor)
Weiche Wandler mit dielektrischem elektroaktivem Polymer auf Silikonbasis (DEAP). Laborfilm über den eigentlichen Filmprozess.
Wir sind bestrebt, Sie mit Experten und Ressourcen zu verbinden, um jede Herausforderung zu meistern.