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Projekt
Modellierung von ionischen Elektroaktiven Polymeren - Konsistente Formulierung der thermo-elektro-chemomechanischen Kopplungseffekte und Finite-Elemente Diskretisierung
Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Joachim Bluhm; Professor Dr.-Ing. Jörg Schröder
Fachliche Zuordnung
Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
Mechanik
Mechanik
Förderung
Förderung von 2014 bis 2018
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 257128106
Multifunktionale Materialien wie z. B. elektroaktive Polymere (EAPs) werden der Klasse der intelligenten Materialien (Smart Materials) zugeordnet. Diese Materialien können infolge äußerer Einflüsse und/oder aktiver Energiezufuhr ihre Eigenschaften ändern. Inspiriert durch das Verhalten biologischer Systeme ist die Entwicklung und die Herstellung von EAPs im Hinblick auf neue Anwendungsmöglichkeiten im Bereich der Ingenieurdisziplinen, der Materialwissenschaften und der Medizintechnik Gegenstand internationaler Forschung. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines auf der Kontinuumsmechanik basierten Modells und dessen algorithmischen Umsetzung zur Beschreibung des Verhaltens von ionischen (nassen) EAPs. Diese Materialien setzen sich zusammen aus einem Netzwerk von Polymerfasern, die Porenräume sind mit Flüssigkeit und Gas gefüllt. Die Deformationen von ionischen EAPs resultieren aus der Bewegung der An- und Cationen (Diffusion) in dem Material, angesteuert durch ein elektrisches Feld. Ein Vorteil der ionischen EAPs ist, dass nur wenige Volt zur Aktivierung der Verformung der Matrix ausreichend sind, der Nachteil ist, das die Matrix feucht gehalten werden muss. Für die kontinuumsmechanische Modellierung dieser Mehrphasensysteme, bestehend aus den Phasen Festkörper (Polymermatrix), Flüssigkeit, Gas und Ionen soll auf der Basis der Theorie poröser Medien erfolgen. Im Hinblick auf die elektro- und thermo-chemisch-mechanischen Kopplungseffekte in ionischen EAPs werden die Bilanzgleichungen der Elektrodynamik berücksichtigt. Vorhersagen bezüglich einer effizienten Wirkungsweise der ionischen EAPs in Abhängigkeit der Feuchte der Polymermatrix sollen ermöglicht werden.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
