Dielektrische Elastomere

Dielektrische Elastomere gehören zur Familie der elektroaktiven Polymere (EAP) und sind flächige Elastomer-Komposite aus einer elektrisch nicht leitfähigen Elastomerfolie, die beidseitig von leitfähigen und dehnbaren Elektrodenschichten bedeckt wird. Elektrotechnisch handelt sich dabei um einen flexiblen und auch dehnbaren Kondensator.

Das Dielektrikum zwischen den Elektroden kann aus verschiedenen Elastomeren bestehen. Siliconelastomer hat dabei den wesentlichen Vorteil, dass es chemisch inert ist, in einem breiten Temperaturbereich (etwa -50 bis +200 °C) eingesetzt werden kann und in seinen mechanischen Eigenschaften äußerst variabel ist. Die Elektrodenschichten bestehen z. B. aus Kohlenstoff- oder aus Metallpartikeln in einer Siliconmatrix. Dielektrische Elastomere lassen sich für sehr unterschiedliche Technologien wie mechanische Sensoren, Aktoren und Generatoren nutzen.

Am Center Smart Materials and Adaptive Systems können dielektrische Elastomere aus unterschiedlichen Materialkomponenten sowie in ganz unterschiedlichen Formen hergestellt werden. Hierfür stehen verschiedene Fertigungsverfahren bereit.

Aufbau dielektrischer Elastomerfolien

© Fraunhofer ISC
Prinzipskizze zum Aufbau dielektrischer Elastomere.

Dielektrische Elastomere (DE) bestehen aus einer stark dehnbaren Elastomerfolie (Silicon, Acryl, Polyurethane, Naturkautschuk), die beidseitig mit dehnbaren Elektroden beschichtet wird

  • extrem dehnbar (» 100%)
  • flexibel
  • dünn (0,5 mm)

Dielektrische Elastomere können auf einer Rolle zu Rolle Beschichtungsanalage mittels Schlitzdüse und Rotationssiebdruck großflächig (0,5 m breit, 100 m lang) hergestellt werden.

Unsere Kompetenzen

  • Know-how der Elastomerchemie und der Steuerung der Struktur-Eigenschafts-Beziehungen
  • Einstellung der elektrischen Eigenschaften mit Additiven und Verständnis der Verbundeigenschaften von Mehrschichtsystemen
  • Herstellverfahren

Leistungsangebot

  • Entwicklung von dielektrischen Elastomermaterialien und Herstellung individuell angepasster dielektrischer Elastomere
  • Anpassung von Fertigungsverfahren für dielektrische Elastomere
  • Charakterisierung/Testen von dielektrischen Elastomeren