Vormveranderende materialen

Uit Technotheek
Ga naar: navigatie, zoeken
Vormveranderende materialen
EAPGelRobot.jpg
Eigenschappen
Categorie: Materialen
Handelsnamen: EAP Gels: Electroactive Polymer Gels, IPMC: Ionomeric Polymer-Metal Composites
Originele auteur: Roy Stroek en Ivo ten Brinck
Jaar: 2010

Inhoud

Beschrijving

EAP, Electroactive Polymers, zijn polymeren en polymeergels die door elektrische spanning geactiveerd worden. Hierbij kan worden gedacht aan faseveranderingen, hydrofiel/hydrofoob overgangen en krimpen/uitzetten. Wij behandelen de twee belangrijkste vormen hiervan die met ionen werken, dit zijn EAP Gels en IPMC’s.

  • EAP Gels: Een gel van een geïoniseerd polymeer die door elektrische spanning zijn ionen laat verplaatsen. Deze verplaatsing zorgt voor een grotere hoeveelheid moleculen aan de negatieve pool dan aan de positieve pool. Hierdoor zet een kant uit en gaat de polymeer buigen.
  • IPMC’s, Ionomeric Polymer-Metal Composites: IPMC’s zijn met edelmetaal als goud of platinum gecoate polymeren. De polymeren die gebruikt worden zijn geïoniseerd. Vaak wordt Nafion gebruikt. Onder invloed van een spanning met een lading van 1 tot 5 V reageert de IPMC met een buiging.

Eigenschappen

De eigenschappen van EAP’s zijn volledig afhankelijk van de gebruikte materialen. Hierdoor variëren de eigenschappen van deze producten te sterk om een beschrijving te geven. De materialen zijn tot op heden alleen werkzaam wanneer ze in kleine volumes worden ingezet.

Leveringsvormen

Ionic Electroactive Polymers zijn nog niet leverbaar op commerciële basis. De meeste informatie over EAP’s bevindt zich in laboratoria en universiteiten. Bij de Universiteit Twente wordt actief onderzoek gepleegd naar Electroactive Polymeer Gels. Bij TU Delft wordt er naar IPMC’s gekeken.

Be- en verwerkingstechnieken

Electro actieve polymeren krijgen in principe hun definitieve vorm bij productie. Bij Electroactive Polymer Gels is het wel mogelijk te snijden wanneer deze niet onder spanning staan en in homogene toestand verkeren. Het is echter ten zeerste af te raden want vanwege het zeer kleine formaat van bruikbare EAP’s is de kans op beschadigingen is namelijk erg groot

Toepassingen

  • Cameralenzen, zie Bron 1
  • Pompen
  • Kunstmatige spieren, zie Bron 2
  • Kleine actuatoren, zie Bron 2
  • Beïnvloeding van stroomsnelheid in kleine buizen

Deze toepassingen staan allemaal nog in de kinderschoenen en het is tot op heden voornamelijk interessant voor onderzoek.

Voordelen

  • Relatief erg veel kracht op zeer kleine schaal.
  • Zeer gering energiegebruik.
  • Klein

Nadelen

  • Werkt alleen op zeer kleine schaal.
  • Hoge kostprijs.
  • Variërende levensduur.
  • Nog in ontwikkeling, dus zeer exclusief.

Milieuaspecten

De verhouding tussen energiegebruik en levensduur van het uiteindelijke product is in vrijwel alle gevallen erg slecht. Voordeel is wel dat de EAP’s wanneer ze ingezet worden een zeer laag energieverbruik kennen. Over afbraak na uitputting zijn nog geen gegevens bekend.

Leveranciers en kenniscentra

  • Universiteit Twente: Electroactive polymergels
  • Technische Universiteit Delft: afstudeerder op IPMC
  • Cornerstone Research Group: leverancier van de wat grovere electroactive polymers, meer vergelijkbaar met shape memory alloys.

Bronnen

Persoonlijke instellingen
Naamruimten
Varianten
Handelingen
Navigatie
Hulpmiddelen