Untersuchungen des Bewegungsverhaltens von künstlichen Muskeln auf der Basis elektrisch leitfähiger Polymere

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Bewegungsverhalten künstlicher Muskeln auf der Basis elektrisch leitfähiger Polymere im Hinblick auf eine mögliche Anwendung in der Mikrosystemtechnik, beispielsweise als aktive Elemente in Mikropumpen oder Mikroventilen. Dabei wurden die Aktorsysteme sowohl elektrochemisch als auch in Bezug auf ihre Aktuation untersucht. Die aus den Aktuationsmessungen erhaltenen Bewegungskurven wurden mit den zugehörigen Strom-Zeit-Kurven bzw. Strom-Potential-Kurven korreliert. Hieraus wurden messtechnische Größen von anwendungstechnischer Relevanz wie Auslenkung, Kraft und Geschwindigkeit der Bewegung in Abhängigkeit des jeweils gewählten Polymers, Elektrolytsystems und Formierungspotentials erhalten. Untersuchungen mit anderen in situ-Messmethoden wie der elektrochemischen Quarzmikrowaage und der Scherkraftdetektionsmethode des elektrochemischen Rastermikroskops (SECM) gaben zusätzlich Aufschluss über die im Polymer bei elektrischer Be- und Entladung ablaufenden Prozesse. Es konnte gezeigt werden, dass sich durch die Wahl der Materialien, welche die elektroaktive Matrix bilden, und deren Herstellungsbedingungen die Aktuation dieser Systeme gezielt steuern lässt.