Nowy materiał, który jednocześnie jest czujnikiem, siłownikiem i generatorem

Nowy materiał, który jednocześnie jest czujnikiem, siłownikiem i generatorem

Danfoss przymierza się do wprowadzenia na rynek nowego materiału, który w zależności od zastosowania może się zachowywać jak czujnik, siłownik, czy generator energii. Materiał o nazwie ‘Danfoss PolyPower DEAP’ (dielektryczny elektroaktywny polimer) składa się z grubej na 70 mikronów powłoki z kauczuku krzemowego o pofalowanej powierzchni pokrytej z obu stron cienką warstwą metalu pełniącego rolę elektrod. Fale sprawiają, że materiał w jednym kierunku jest sztywny, ale może się rozciągać nawet o 30 procent w kierunkach prostopadłych.

Gdy do elektrod zostanie przyłożone napięcie o wartości od 1 do 2,5 kilowolta, przyciągają się elektrostatycznie i materiał wydłuża się w jednym kierunku o 5 procent stanowiąc podstawę siłownika liniowego. Materiał, który czerpie energię jedynie podczas jego aktywacji, może przesuwać przedmioty o wadze stukrotnie przekraczającej jego własną działając siłą 5 do 25 niutonów na centymetr kwadratowy materiału.

Pomimo, iż przyłożone napięcie jest wysokie, poziomy energii są niskie, dzięki czemu nie stanowi ono zagrożenia.

Jeśli do deformacji materiału użyć zewnętrznej siły, pojemność pomiędzy elektrodami będzie się zmieniać w funkcji siły, co pozwala zastosować go jako czujnik reagujący na siłę, ciśnienie, czy naprężenia. Co więcej, materiał może się zachowywać jak czujnik i siłownik równocześnie.

Działanie na materiał siłą może również spowodować zmianę ilości energii zgromadzonej w kondensatorze, co z kolei może posłużyć do generowania niewielkich ilości energii elektrycznej.

Powstanie materiału wiąże się z rokiem 1995 i osobą ówczesnego prezesa i CEO Danfoss, Jorgena Madsa Clausena, który zaproponował ideę struktury z włókien polimerowych, która działałaby jak ludzki mięsień. Wiele lat badań zaowocowało stworzeniem materiału, którego kilka kilometrów tygodniowo ma być produkowanych teraz w Danii. Wprawdzie Szwajcarzy i Amerykanie prowadzili podobne badania, jednakże według przedstawicieli Danfoss, ich materiał jest pierwszym, który będzie produkowany na masową skalę.

„Opracowaliśmy unikatową formułę, która pozwala produkować ten materiał w dużych ilościach, gotowy do różnych zastosowań.” – stwierdził Michael Hannan z Danfoss PolyPower. Nowy materiał został zaprezentowany publiczności, między innymi, podczas tegorocznych targów Hannover Messe.

Nowy materiał jest lekki i elastyczny, a do tego działa szybko i cicho. Został w ramach testów poddany przeszło milionowi cykli. W rzeczywistych zastosowaniach kilka arkuszy będzie ułożonych równolegle, bądź zwiniętych razem.

Danfoss wśród potencjalnych zastosowań dla PolyPower DEAP wymienia:
- Zawory proporcjonalne, które łączą w sobie rolę siłownika i czujnika położenia
- Bezpośrednie pompy dozujące o zmiennej częstotliwości
- Aktywne amortyzatory
- Inteligentne zrobotyzowane chwytaki, które są w stanie dopasować siłę do aktualnych potrzeb
- Wiatrowe i falowe generatory prądu
- Sterowanie wentylacją
- Czujniki ruchu w ubraniach i materiałach
- Głośniki i mikrofony, które mogą być formowane w dowolne kształty

W celu zachęcenia do opracowania nowych zastosowań, Danfoss zorganizował konkurs, którego nagrodą jest 10 tysięcy euro.

Według Hannan, Danfoss zainwestował jak dotąd w badania nad PolyPower kilkadziesiąt milionów koron duńskich. Kolejnym krokiem ma być przekształcenie nowego materiału w gotowy użyteczny produkt. Do realizacji tej fazy, Danfoss wciąż poszukuje partnerów. Taki gotowy produkt ma się pojawić na rynku w przeciągu trzech lat.

(lk)