Evaluierung und Charakterisierung leitfähiger Materialien für Elektroden von dielektrischen Elastomeraktoren

Zusammenfassung: In der vorliegenden Diplomarbeit werden leitfähige Materialien experimentell untersucht, um geeignetes Elektrodenmaterial für die automatisierte Herstellung von Elastomeraktoren zu ermitteln. Ziel ist es, Schichtdicken kleiner 5µm bei Flächenwiderständen kleiner 10 kOhm/sq zu erzeugen. Zentraler Bestandteil der Arbeit ist die Charakterisierung von leitfähigen Materialien zur Herstellung von Elektrodenschichten mittels automatisiertem Sprühen. Besondere Schwerpunkte der Charakterisierung sind dabei die Dispergier- und Sprühbarkeit der Materialien, die Oberflächengleichmäßigkeit und der Flächenwiderstand der hergestellten Elektrodenschichten. Aus 12 recherchierten Materialien werden der Industrie-Ruß Vulcan XC72 mit einer Primärpartikelgröße von 30 nm, die beiden mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren (CNT) Baytubes mit einem Partikeldurchmesser von 13-16 nm und die MER-CNT mit einem Partikeldurchmesser von 80 nm für eine Charakterisierung ausgewählt. Die Messung des Flächenwiderstandsverlaufs während der Dehnung der Schichten zeigt einen nichtlinearen Verlauf für das Material Vulcan XC72. Der Flächenwiderstand liegt zwischen 5 und 130 KOhm/sq bei einer Dehnung von 0 – 30%. Bei den CNTs zeigen sich annähernd konstante Verläufe mit Werten von 5 – 8 KOhm/sq. Abschließend wird ein Prototyp eines Elastomeraktors hergestellt und charakterisiert. Zusammenfassend wird eine Empfehlung für das Material Baytubes ausgesprochen und das automatisierte Sprühverfahren zur Herstellung von Elektrodenschichten als geeignet nachgewiesen