Chemomechanische Aktoren

Ein elektrochemomechanisches System ist in der Lage, elektrochemische Energie in mechanische Arbeit umzuwandeln. Elektrochemomechanische Systeme können in zwei Hauptklassen unterteilt werden: Systeme, die auf einer Umwandlung von elektrischer Energie in freie chemische Energie und deren Kopplung an ein chemomechanisches System beruhen, und Systeme, in denen elektrische Stimuli eine direkte chemomechanische Umwandlung auslösen. Künstliche elektrochemomechanische Systeme gehören ausschließlich zur ersten Klasse, wohingegen biologische Muskeln und Cilien zur zweiten Klasse gehören. Alle bisher entwickelten artifiziellen elektrochemomechanischen Wandlersysteme basieren auf der reversiblen Expansion/Kontraktion durch reversible Dissoziation von Polyacid/Polybase-Gruppen, Redoxreaktionen oder Veränderungen im hydrophoben bzw. hydrophilen Gleichgewicht des Polymers. Obwohl erhebliche Fortschritte bei der Entwicklung von elektrochemomechanischen Wandlern, insbesondere hinsichtlich der Effizien z der Energiewandlung und des Masse/Kraft-Verhältnisses erzielt wurden, sind signifikante Verbesserungen vom Standpunkt der Energiewandlung vor allem hinsichtlich der Effizienz der Kopplung des elektrischen und chemischen Effektes, vom mechanischen Standunkt vor allem hinsichlich besserer Elastizitätsmoduln, niedrigerer Polymer-Lösungs-Reibungskoeffizeinten und höherer lonendiffusionskoeffizienten für eine technische Relevanz des Wandlerprinzips dringend notwendig. Verfügbare Systeme sind bereits in der Lage, bei chemischem Input mechanische Kraftdichten ähnlich denen von menschlichen Skelettmuskeln zu generieren, elektrisch getriebene Systeme weisen jedoch keine akzeptablen Parameter auf. Vielversprechend ist die Entwicklung von elektrochemomechanischen Wandlersystemen auf der Basis leitfähiger Polymere, dort wird eine (zukünftige) Relevanz für das Gebiet der Miroaktorik/Mikrosystemtechnik prognostiziert.