Synthetische Muskeln für Robotik und Biomedizin
Elektroaktive Polymere (EAP) gehören zu den vielen intelligenten Materialien, die derzeit weitverbreitete Aufmerksamkeit erhalten. Dabei handelt es sich um Polymere, die Größe oder Form reversibel verändern können, wenn ein elektrisches Feld angelegt oder entfernt wird. Die Muskeln im Körper sind eines der elektroaktiven Einrichtungen der Natur - als Reaktion auf Spannungsänderungen durch Nervenimpulse wird eine Muskelkontraktion ausgelöst, um die mit ihnen verbundenen Knochen in die gewünschte Richtung zu bewegen. In der Tat wurden elektroaktive Polymere manchmal auch als künstliche Muskeln bezeichnet. Sie werden insbesondere im Bereich der Robotik als Sensoren und Aktoren (Geräte, die in Reaktion auf ein erfasstes Signal aktiviert werden) verbreitet eingesetzt. Ionische Polymer-Metall-Verbundmaterialien (IPMC) sind eine Art von EAP mit gewaltigem Potenzial für Aktor- oder Sensorgeräte in den Bereichen Robotik, Biomedizin, Sicherheits- und Luftfahrttechnik. Im Vergleich mit anderen intelligenten Materialien mit ähnlichen Fähigkeiten sind sie leichter, effizienter und enthalten keine giftigen Substanzen. Allerdings wurde ihr Potenzial aufgrund von Wissenslücken über deren grundlegenden Funktionsmechanismen noch nicht ausgeschöpft. Mit dem Ziel, IPMC sowohl experimentell als auch theoretisch zu studieren, haben europäische Forscher das Projekt Isamco ("Ionic polymer-metal composite as sensor and actuator: application in motion control") ins Leben gerufen. Mithilfe der Modellierungsplattform Matlab entwarfen die Forscher individuelle IPMC-Sensor- und Aktor-Komponenten. Darüber hinaus schufen sie Prototypen eines Bewegungsmelders und eines künstlichen Muskels sowie integrierte Sensor-Aktor-Geräte. Während des gesamten Projekts wurde das Wissen mit ausländischen Kooperationspartnern in Kanada, China, Japan und den Vereinigten Staaten ausgetauscht, und so wurden nicht nur Forschungsziele, sondern auch globale Standardisierungsempfehlungen für Datenprotokolle gefördert. Darüber hinaus wurde der Rückstand Europas zu Amerika und Asien sowie die Notwendigkeit einer konzentrierten Finanzierung der damit verbundenen Anstrengungen hervorgehoben. Die Innovationen aus Isamco sollten zu einer breiteren Nutzung von IPMC beitragen, insbesondere dort, wo ihre biomimetischen Fähigkeiten (Nachahmung der Natur) wie etwa im Zusammenhang mit Robotik und Biomedizin zum Tragen kommen.
