Projektstatus: Dieses Projekt befindet sich in der ersten Programmphase.
Gelingt es, ein weiches, gummiartiges synthetisches Material herzustellen, das sich wie ein künstlicher Muskel zusammenzieht und dehnt? Das ist die Idee dieses Projekts: ein reversibel verformbares Material mit magnetischen Partikeln zu versehen, so dass ein Aktuator oder Schalter entsteht, der sich in einem externen Magnetfeld verformt.
Hintergrund
«Intelligente Materialien», die auf externe Anregung (Stimuli) ihre Form oder andere Eigenschaften anpassen, gehören zu einer sich sehr schnell entwickelnden Technologie mit vielen Anwendungen in diversen Gebieten, von der Medizintechnologie bis zur Elektronik. Als externe Stimuli kommen zum Beispiel Temperatur, elektrische oder magnetische Felder, Ionenkonzentration, Änderungen des pH-Wertes, Zusammensetzung eines Lösungsmittels oder Licht in Frage. Physikalische Eigenschaften wie Verformung, mechanische Spannung oder auch die Reaktionszeit lassen sich damit beeinflussen.
Ziel
In diesem Projekt steht die Erarbeitung von Materialien für den Einsatz als Aktuatoren und ähnliche Geräte im Vordergrund,die auf verschiedene Stimuli reagieren:Temperatur, Magnetfeld und mechanische Spannung. Eine filmartige Matrix aus flüssigkristallinem Polymer, die sich leicht verformen lässt, wird mit elliptischen superparamagnetischen Partikeln durchsetzt. Ihre makroskopische Form kann, temperaturabhängig, durch ein externes Magnetfeld angepasst werden.
Bedeutung
Die wissenschaftliche Neuheit besteht in der Einbettung von anisotropen superparamagnetischen Nanopartikeln in flüssigkristalline Polymere; die Partikel werden unter dem Einfluss des Magnetfeldes oder durch mechanische Spannung orientiert. Die Verbindung der beiden Materialien und die resultierende physikalisch-chemische Wechselwirkung führen zu verschiedenartigen Antwortfunktionen des Hybridmaterials auf externe Anregungen.
Anwendung
Generell werden heute intelligente Materialien zum Beispiel in Sensoren, Schaltern, Ventilen und Aktuatoren in verschiedenen Technologiefeldern wie Transducers, Dissipatoren, Antriebsmechanismen, Microrobotics, Microfluidics und in mikroelektromechanischen Systemen eingesetzt. Das im Projekt zu entwickelnde Hybridmaterial stellt eine neue Klasse von FormgedächtnisPolymeren dar, die auf Temperatur, mechanische Spannung und Magnetfelder in -einstellbarer Art reagieren.
Originaltitel: Magneto-responsive polymer nanocomposite actuators
Eckdaten und Publikationen zum Projekt
P3-Forschungsdatenbank
Projektverantwortliche
- Prof. Raffaele Mezzenga, Institut für Lebensmittel- und Ernährungs-wissenschaften, ETH Zürich
- Dr. Hervé Dietsch, Adolphe Merkle Institute, Université de Fribourg
- Dr. Antoni Sánchez-Ferrer, Institut für Lebensmittel- und Ernährungs-wissenschaften, ETH Zürich