AiF-FV-Nummer 18593 N

Entwicklung und Anwendung eines funktionsintegrierten Microactors auf Basis ionischer Polymer-Metallkomposite

Status & Laufzeit

Abgeschlossen: 01.01.2017 bis 31.03.2020

Forschungsstellen

  • Zentrum für BrennstoffzellenTechnik gGmbH
    Carl-Benz-Str. 201, 47057 Duisburg
    http://www.zbt-duisburg.de/

  • Institut für Mikro- und Informationstechnik der Hahn-Schickard-Gesellschaft für angewandte Forschung e.V.
    Wilhelm-Schickard-Straße 10, 78052 Villingen-Schwenningen
    http://www.hsg-imit.de

Zusammenfassung

Der Markt für Mikrofluidik-Anwendungen wird bis zum Jahr 2020 auf 7,5 Mrd. US-$ wachsen, insbesondere in der Medizintechnik, der Bioanalyse sowie bei Drucker- und Dispenseranwendungen. Innerhalb dieser Anwendungen werden Mikroaktoren benötigt, welche die Pumpbewegung der Fluide realisieren. Elektroaktive Polymere stellen dabei eine interessante Möglichkeit dar, Mikroaktoren mit hohen Dehnungen bei geringem Gewicht zu wirtschaftlichen Bedingungen herzustellen. Eine Untergruppe stellen so genannte ionische Polymer-Metall-Komposite (ionic polymer metal composite, IPMC) dar, bei denen die Dehnung im Material durch die Diffusion beweglicher Ionen in einem elektrischen Feld erzielt wird. Diese Materialien benötigen sehr geringe Schaltspannungen von 1-3 V, können jedoch relativ geringe Stellkräfte erreichen. Daher soll im Projekt ein Mikroaktor auf Basis von IPMC entwickelt werden, der eine mikrostrukturierte Trägerschicht enthält. Die Trägerschicht soll aus einer dünnen porösen Siliziummembran bestehen, die über durchgehende Mikrokanäle verfügt. Solche Membranen sind ein innovatives Produkt, das seit einigen Jahren kommerziell verfügbar ist und beispielsweise in der Filtertechnik eingesetzt wird. Die Trägermembran verbessert durch ihren deutlich höheren E-Modul im Vergleich zum Polymer die mechanischen Eigenschaften des Aktors, gleichzeitig ist die Nutzung gängiger Aufbau- und Verbindungstechnik der Halbleiterindustrie möglich. Damit wird eine Massenfertigung von Aktoren mit niedrigen Schaltspannungen möglich. Um die Praktikabilität des Ansatzes nachzuweisen, sollen auf Basis des Mikroaktors erste Demonstrationsanwendungen entwickelt werden, insbesondere in den Bereichen der Mikroelektrolyse, der Medizintechnik und der Sensorik. Das Projekt erarbeitet wissenschaftliche Ergebnisse in der Mikrofluidik, sowohl in der Komponentenherstellung (Mikroaktor) als auch im Aufbau mikrofluidischer Systeme (Mikropumpen) und deren Anwendungen (Mikroenergietechnik, Lab-on-a-Chip).

Förderhinweis

Das Forschungsvorhaben der Forschungsvereinigung Umwelttechnik wird / wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der Industriellen Gemeinschaftsforschung und -entwicklung (IGF) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages gefördert.

Dokumente