Fraunhofer-Institut für
Angewandte Polymerforschung IAP
Fraunhofer-Institut für
Angewandte Polymerforschung IAP

Sensoren und Aktoren

Materialien für Automatisierung, Robotik und Energiespeicherung

 

Dielektrische Elastomere

Elastomerfolien, Sensoren und Aktoren

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Ferro- und relaxor-ferroelektrische Polymere, Elektrete

Piezoelektrische Wandler, elektrokalorische Materialien und Ladungselektrete

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Dehnbare Elektroden

Druck- und verstreckbare Elektroden und elektrische Kontakte

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Polymer- und Kolloidsynthese

Synthese maßgeschneiderter Polymere und Oberflächenmodifizierung mit Polymeren

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Polymer- und Oberflächencharakterisierung

Molmassencharakterisierung, Spektroskopie an Polymeren, Schichtdickenbestimmung

 

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Polymere für diffraktive Optiken

Strukturierung von Polymeren für optische Elemente

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Ihre Ansprechpartner

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Dielektrische Elastomere

Wir entwickeln angepasste, elektromechanische, dielektrische Elastomer-Aktoren und -Sensoren, den Aufbau von Mehrschicht-Laminaten sowie deren Integration entsprechend verschiedener Wandler-Konzepte.

Leistungen

 

  • Entwicklung dielektrischer Elastomer-Aktoren (DEA) und -Sensoren (DES)
  • Prozessierung dielektrischer Elastomere (DE) als dünne Schichten
  • Entwicklung und Prozessierung flexibler Elektroden
  • Entwicklung von Verkapselungen für Sensoren und Aktoren

Aktoren und Sensoren

 

  • DE-in-plane Aktoren
  • DE-out-of-plane Aktoren
  • Laminate und Stapelaktoren
  • Elastomer-Sensorfolien
  • kapazitive Sensoren
  • Integration von Aktoren mit optischen Elementen

Charakterisierung

 

  • Aktorkennlinien (Auslenkungen, Kräfte, Frequenzabhängigkeiten)
  • Durchbruchfeldstärken bei Spannungen bis 30 kV
  • dielektrische Resonanz-Spektroskopie auch unter Hochspannung
  • mechanische Eigenschaften (auch unter biaxialer Verstreckung)

Ferro- und relaxor-ferroelektrische Polymere, Elektrete

Wir prozessieren, funktionalisieren und charakterisieren angepasste polare bzw. ladungsspeichernde elektroaktive Polymere und finden Lösungen für deren Intergration in Bauelemente.

Entwicklung

 

  • piezoelektrische Polymere und Komposite sowie Sensoren und Aktoren
  • pyroelektrische Polymere und Sensoren
  • elektrokalorische Polymere und Komposite sowie Laminate
  • zelluläre piezoelektrische Polymere (Ferroelektrete)
  • Ladungselektrete basierend auf PP, PET, COP, PTFE und Kompositen

Prozessierung und Funktionalisierung

 

  • Prozessierung von z. B. PVDF, PVDF-Co- und -Terpolymeren mit angepassten Schichtdicken von 100 nm bis 300 µm
  • Techniken: Inkjet-Druck, electrospinning, melt-pressing, Siebdruck, Rakeln, spin-coating
  • Herstellung von Polymerfolien mit zellulären Strukturen mittels superkritischem CO2
  • elektrische Polarisierung und Aufladung

Charakterisierung

 

  • Strom- und strain-Spannungs-Kennlinien
  • piezoelektrische Eigenschaften (interferometrisch, akustisch, Impakt-Versuche, frequenzabhängige mechanische Anregungen)
  • dielektrische Resonanz-Spektroskopie auch unter Hochspannung
  • Oberflächenpotentiale

Elektrokalorische Wärmepumpen (ElKaWe)

Fraunhofer-Leitprojekt  

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Fraunhofer erzielt Fortschritte in der Elektrokalorik

Pressemitteilung | 22.01.2025

zur Pressemitteilung

Nachhaltig Kühlen und Heizen: die Kraft innovativer Materialien

Interview mit Dr. Michael Wegener

zum Interview

Elektroaktive Polymere zum Heizen und Kühlen

Elektroaktive Polymere reagieren auf Kräfte, Verformungen und Temperaturänderungen mit elektrischen Signalen. Umgekehrt können sie sich unter elektrischen Spannungen verformen oder ihre Temperatur ändern. Gezielte Temperaturänderungen sind dabei besonders interessant für Heiz- und Kühlsysteme. Elektrokalorische Polymere sind der Schlüssel dazu. Wir entwickeln elektrokalorische Materialien und deren Prozessierung zu funktionalen Komponenten. Als Herzstück eines optimierten Gesamtsystems sind sie eine wichtige Grundlage für die zukünftige Entwicklung von effizienten und kompakten Heiz- und Kühlsystemen, die ohne schädliche Kältemittel auskommen. Weiterlesen

Dehnbare Elektroden

Wir entwickeln dehnbare Elektroden, zum Beispiel für den Aufbau von flexiblen Sensoren, Aktoren und Energiespeichern.

Entwicklung

 

  • dehnbare Elektroden
  • Drucktinten und Druckprozesse für flexible und dehnbare Elektroden
  • Kontaktierungskonzepte
  • Verkapselungen für dehnbare Elektroden

Materialien und Prozessierung

 

  • leitfähige Partikel in Elastomermatrizes
  • eingesetzte Partikel: Carbon Black, Carbon Nanotubes, Silber-Nanodrähte
  • halbleitende Polymere wie PEDOT:PSS
  • Applizieren von Elektroden mittels Inkjet-Druck und Dispensen

Charakterisierung

 

  • mechanische Eigenschaften (auch unter biaxialer Verstreckung)
  • elektrische Eigenschaften unter Verstreckung
  • Schichtdicke
  • Haftung

Polymer- und Kolloidsynthese

Wir bieten Ihnen vielfältige Synthesekompetenzen im Bereich wasserlöslicher und wasserdispergierbarer Polymere, Oberflächen und Grenzflächen.

Synthese

 

  • Synthese von Spezialmonomeren
  • Polymerisation in wässrigen Medien
  • Polymerisation in organischen Medien
  • Heterophasenpolymerisation
  • Suspensionspolymerisation
  • Emulsionspolymerisation
  • Polymerisation für stimulus-responsive (»smarte«) Materialien

Kontrollierte radikalische Polymerisation (CRP)

 

  • Zugang zu Polymeren mit engen Molmassenverteilungen
  • Blockcopolymere
  • Standards für die Gelpermeationschromatographie

Oberflächenmodifizierung

 

  • Graftpolymerisation von Oberflächen
  • Oberflächenmodifizierung mit Funktionspolymeren
  • chemische Modifizierung von Polymeren

Polymer- und Oberflächencharakterisierung

Wir untersuchen wasser- und organolösliche Polymere sowie Dispersionen und Oberflächen.

Gelpermeationschromatographie

 

  • Gelpermeationschromatographie (GPC) in organischen Medien
  • GPC in wässrigen Medien (anionisch, kationisch und neutral)
  • Detektion mit statischer Lichtstreuung zur Verifizierung des Größenausschlussverfahrens
  • maßgeschneiderte Synthese von Kalibrierstandards mit CRP
  • »wahre« Molmassenwerte aus GPC
  • Molmassenbereich
    ca. 0,5 bis 200 kg·mol-1

Oberflächen- und Partikelanalytik

 

  • Partikelanalyse: Dynamische Lichtstreuung (DLS)
  • Oberflächenanalyse: Kontaktwinkelmessung
  • Filmdickenmessung: Ellipsometrie und Oberflächenprofilometer, Dickenbereiche nm bis µm
  • Dynamische Prozesse (Oberflächenplasmonenresonanz)
  • Spektroskopie, wie z. B.: IR und UV-vis

Polymere für diffraktive Optiken

Wir entwickeln neuartige holographische Polymere und Komposite zur Erzeugung diffraktiv-optischer Dünnschicht-Elemente durch holographische Mikro- bzw. Nanostrukturierung der Filmoberfläche oder der Filmvolumina.

Leistungen

 

  • Entwicklung von Materialien
  • Test kommerzieller Materialien
  • holographische Bestrahlung mit Laserwellenlängen: 355, 405, 488 und 532 nm
  • Herstellung und Charakterisierung von Prototypen optischer Elemente

Materialien und Prozessierung

 

  • azobenzenhaltige Materialien
  • photopolymerizierbare organische und organisch-anorganische Komposite
  • glasartige und elastische Polymere
  • photovernetzbare LC-Polymere
  • optimierte komplett optische Bestrahlungs- und Herstellungsverfahren

Holographische Elemente

 

  • permanente, elektrisch schaltbare, flexible, dehnbare, funktionale Schichten
  • Oberflächenreliefgitter
  • Volumengitter
  • Polarisationsgitter
  • Prototypen diffraktiv-optischer Elemente
  • Replikationsmethoden

Ansprechpartner

Michael Wegener

Contact Press / Media

Dr. Michael Wegener

Abteilungsleiter | Sensoren und Aktoren

Fraunhofer IAP
Geiselbergstraße 69
14476 Potsdam

Telefon +49 331 568-1209

Erik Wischerhoff

Contact Press / Media

Dr. Erik Wischerhoff

Ansprechpartner | Polymersynthese und Charakterisierung

Fraunhofer IAP
Geiselbergstraße 69
14476 Potsdam

Telefon +49 331 568-1508

Oksana Sakhno

Contact Press / Media

Dr. Oksana Sakhno

Ansprechpartnerin | Holographische Strukturierung

Fraunhofer IAP
Geiselbergstraße 69
14476 Potsdam

Telefon +49 331 568-1247

Daniel Pinkal

Contact Press / Media

Daniel Pinkal

Ansprechpartner | Sensoren und Aktoren

Fraunhofer IAP
Geiselbergstraße 69
14476 Potsdam

Telefon +49 331 568-1916