Selbstwiederholbarer, einrastender Aktuator aus Flüssigkristall-Elastomer

Flüssigkristall-Elastomere (LCEs) zeigen aufgrund ihrer reversiblen Reaktion auf äußere Reize Potenzial für den Einsatz in Sensoren und in der Robotik. Aktuelle Aktuatoren weisen jedoch Einschränkungen wie geringe Leistung und langsame Rückstellung auf. Die Integration von durch mechanische Instabilität ausgelösten Schnappübergängen in Bewegungsabläufe kann die Geschwindigkeit und Leistung weicher Aktuatoren erhöhen. Die einmalige Bewegungsreaktion der Schnappübergänge ohne externe Unterstützung erschwert jedoch ihre Anwendung für kontinuierliche und selbstständig wiederholbare Aktuation.

Diese Studie stellt einen vielversprechenden und einfachen Ansatz zur Erzeugung einer schnellen und selbstständig wiederholt geregelten Schnappbewegung in einem LCE-Aktuator vor, indem der LCE-Film in einem Rahmen eingespannt wird. Wir untersuchen den Einfluss dieser Einspannung auf einen freistehenden, vorgekrümmten LCE-Film, der seine Biegerichtung gleichmäßig verändert und eine antiklastische Ausbeulung zeigt. Interessanterweise wird durch das Aufbringen eines starren Films auf den LCE-Film eine sich selbst wiederholende Schnappbewegung erzeugt, wodurch eine synklastische Verformung hervorgerufen wird.

Bemerkenswerterweise erfolgt die auf- und abwärts gerichtete Biege-Schnappbewegung mit sehr hoher Geschwindigkeit (innerhalb von 30 ms) und reguliert sich selbst in Abhängigkeit von der Temperatur der Unterseite. Durch die Nutzung dieses thermisch reagierenden schnappenden LCE-Aktuators konnten wir erfolgreich einen neuartigen organischen Feueralarm sowie einen selbstangetriebenen Soft-Walking-Mechanismus demonstrieren.

Projektdatum:

• 15.11.2024

Link:

• https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894724082354