Werkstofftrends: Künstliche Muskeln

Aktoren, also Antriebselemente, die zumeist elektrische Signale in mechanische Bewegung umwandeln, sind allgegenwärtig. Materialien und technische Komponenten, die reversible Formveränderungen (z. B. Kontraktion, Expansion oder Rotation) ausführen und so die Funktionen von natürlichen Muskeln imitieren können, werden auch als künstliche Muskeln bezeichnet. Zu den bekannteren Technologien zählen piezoelektrische Aktoren und Formgedächtnislegierungen (Shape-Memory Alloys = SMA), die bereits in Anwendungsbereichen wie z. B. dem Automobil- und Maschinenbau oder der Robotik etabliert sind. Formgedächtnispolymere (Shape Memory Polymers = SMP) könnten ebenfalls als Aktormaterialien genutzt werden und folgen dem gleichen Funktionsprinzip wie SMA. Die Aktivierung und Steuerung von SMP kann durch Strom, direkte Temperaturänderungen, aber auch magnetische Felder, Licht bestimmter Wellenlängen, akustische Signale, Lösungsmittel oder eine Änderung der Zusammensetzung des umgebenden Mediums erfolgen. Andere künstliche Muskeln könnten auf auf elektroaktiven Polymeren (EAP) basieren. Dabei handelt es sich um leichte, nachgiebige Kunststoffe, deren Form durch das Anlegen einer elektrischen Spannung reversibel verändert werden kann. Zudem wird an Hydro- und Organogelen sowie Thermo-, magneto- oder elektro-rheologische Schäumen und Elastomeren geforscht. Der Artikel gibt einen kurzen Überblick über technologische Forschungsrichtungen und Entwicklungen künstlicher Muskeln.