Dielektrische Elastomere – Elektroaktive Polymere für vielseitige Anwendungen

Dielektrische Elastomere gehören zur Familie der elektroaktiven Polymere (EAP) und bilden flächige Mehrschichtsysteme. Sie bestehen aus einer elektrisch nicht leitfähigen Elastomerfolie, die beidseitig mit leitfähigen, dehnbaren Elektrodenschichten versehen ist. Elektrotechnisch betrachtet handelt es sich um einen flexiblen, dehnbaren Plattenkondensator mit herausragenden Materialeigenschaften. Dielektrische Elastomere lassen sich für sehr unterschiedliche Technologien wie mechanische Sensoren, Aktoren und Generatoren nutzen.

Vorteile und Materialanpassung

Das Dielektrikum zwischen den Elektroden kann aus verschiedenen Elastomeren bestehen. Besonders vorteilhaft sind Siliconelastomere, da sie:

• Chemisch inert sind
•  In einem breiten Temperaturbereich (-50 bis +200 °C) einsetzbar sind
• Hohe mechanische Variabilität bieten
• sich zu dünnen Schichten verarbeiten lassen

Zur Anpassung der Dielektrizitätskonstante und zur Reduzierung der Schichtdicke in kapazitiven Anwendungen können gezielt Füllstoffe eingesetzt werden. Zudem lassen sich die Elektroden per Siebdruck in nahezu beliebigen Geometrien aufbringen.

Diese Flexibilität macht dielektrische Elastomere ideal für Anwendungen in Sensorik, Aktorik und Energiewandlung.

Dielektrische Elastomere (DE) bestehen aus einer hochdehnbaren Elastomerfolie (Silikon, Acryl, Polyurethan, Naturkautschuk, Hybridpolymere), die beidseitig mit dehnbaren Elektroden beschichtet ist.

Eigenschaften:

• Extrem dehnbar (>100 %)
• Flexibel und anpassungsfähig
• Gesamtdicke ca. 0,5 mm
  

Die Produktion in großem Maßstab kann auf einer Rolle-zu-Rolle-Beschichtungsanlage mittels Schlitzdüsendruck und Rotationssiebdruck (bis zu 0,5 m breit und mehrere hundert Meter lang) erfolgen. Kleinere Muster werden in manuellen oder automatisierten Verfahren (z. B. robotergestützte Dispensatoren) hergestellt. Eine hohe mechanische Haftung zwischen den einzelnen Schichten wird durch optimal aufeinander abgestimmte Werkstoffe und Verarbeitungsmethoden gewährleistet.