Formgedächtnispolymere für Soft Robotics

Formgedächtnispolymere (FGPs, in Engl.: "Shape Memory Polymers") sind stimulus-responsive Materialien. Wird ihnen im Rahmen einer thermomechanischen Vorbehandlung, einer sogenannten Programmierung, eine zweite Form aufgezwungen, dann können sie diese temporäre Form so lange beibehalten, bis man den Formgedächtniseffekt, i.d.R. durch eine Temperaturerhöhung über die Schalttemperatur des Polymers, auslöst. Die daraufhin erfolgende Formrückstellung wird schließlich mit der nahezu vollständigen Rückkehr des Materials in dessen ursprüngliche, permanente Form abgeschlossen. In dem Vortrag wird über die Synthese, Verarbeitung und Charakterisierung polyurethan-basierter FGPs berichtet. Anhand einer Auswahl thermoplastischer Polyurethane wird dargestellt, in welchem Maße eine Feineinstellung der thermischen und mechanischen Eigenschaften möglich ist. Eben die Informationen zu diesen Eigenschaften stellen eine unverzichtbare Basis dar, um die Programmierung der Materialien durchführen und vorteilhafte Formgedächtniseigenschaften nachweisen zu können. Zurzeit werden polyurethan-basierte FGPs mitunter für den Einsatz in Selbstaufrichtenden Strukturen entwickelt. Hier können sie perspektivisch zur Einsparung des Arbeitsaufwandes beitragen, indem sie eine mit Folie bespannte Konstruktion auf einem Feld aufrichten. Die Eignung der smarten Polymere ist jedoch nicht auf diese Anwendung beschränkt. Bei näherer Betrachtung wird deutlich, dass die Materialien zugleich eine interessante Plattform für die Handhabung und den Transport weicher und formvariabler Objekte darstellen und somit einen Beitrag für die Erschließung neuer Potentiale in Soft Robotics leisten können.