Charakterisierung und Modellierung von Kohlenstoff-Nanoröhren basierten Aktuatoren

Abstract

Für eine Vielzahl zukunftsträchtiger Technologien unter anderem in der Adaptronik sind kompakte, leistungsfähige, zuverlässige und energiesparende Aktuatoren von großer Bedeutung. In diesen Anwendungen sollen die Aktuatoren aber vor allem größere aktive Dehnungen als die derzeitige piezokeramische Standardlösungen bei hoher Steifigkeit, liefern. Diesen hohen Anforderungen versprechen Kohlenstoff-Nanoröhren basierte Aktuatoren gerecht zu werden. In der vorliegenden Arbeit werden solche Aktuatoren aus Kohlenstoff-Nanoröhren basiertem Papier und unterschiedlichen Elektrolyten aufgebaut und experimentell untersucht. Der experimentelle Teil befasst sich mit der Analyse der Aktuatoren in wässrigen Elektrolyten, wobei die Methode der R-Kurve entwickelt wird, mit deren Hilfe die aktuatorischen Eigenschaften standardisiert erfasst und verglichen werden können. Eine Übertragung der Methode auf Aktuatoren mit Festkörperelektrolyten wird ebenfalls vorgestellt und an einzelnen Messergebnissen überprüft. Im letzten Teil der Arbeit wird ein Modell für das Systemverhalten der Aktuatoren dargestellt. Nach geeigneter Parametrierung stimmen Modell und experimentelle Daten gut überein