KMU-innovativ – textiler Muskel: Entwicklung eines Si-Li-Aktors auf Basis elektroaktiver Schichtungen für elektrisch stimulierte interaktive Funktionen in textilen Systemen
Projektleiter: Dr. Lajos Szabó
Projektnummer: BMWK / ZIM, 16KN093637
Laufzeit: 01.01.2021 – 30.06.2023
Aufgabenstellung
Im Rahmen dieses Projekts sollte das neuartige Mensch-Maschine-Interaktionselement textiler Muskel entwickelt werden, welches bei verschiedenen Behinderungen oder Erkrankungen, die mit dem teilweisen Verlust der Handkraft verbunden sind, hilft, die Fingerzugriffsfähigkeit zu behandeln und weitgehend zu verbessern. Dieser textilbasierte Aktuator soll in die Oberfläche eines textilen Exoskelett-Handschuhsystems integriert und durch eine örtlich und zeitlich gesteuerte Formänderung des Textils zu einer definierten, kraftausübenden Bewegung geführt werden, um somit eine Unterstützung im Alltag zu bieten. Im Konsortium waren mit dem Leibniz-IPHT als Forschungseinrichtung, dem TITK Institut, dem ITP GmbH Gesellschaft für Intelligente Textile Produkte, dem Unternehmen Thorey Textilveredlung und OTAktiv interdisziplinäre Teams aus Beschichtungs-, Polymer-, Textil- und Medizintechnik integriert. Die Aufgabe des TITK im Projekt besteht in der Entwicklung geeigneter Elektrolyte, die als Lithiumionenquelle für einen Siliziumschicht dienen, mit dem gesamten Mehrschichtsystem kompatibel sind und die gewünschte Formänderung sowie eine maximalen Auslenkung und Kraftentwicklung in textilen Muskeln gewährleisten sollen.
Ergebnisse
Der Aktuatoreffekt sowie die Wechselwirkung der entwickelten Elektrolyte mit der Siliziumschicht bzw. die Permeation und Depermeation der Lithiumionen zwischen der Elektrolyt- und der Siliziumschicht wurden auf unterschiedlichen Proben mit Variationen von Substraten, Kontaktschichten sowie Aktuatorschichten am IPHT registriert. Dabei fungierten als Substrate PTFE-Gewebe, Si-Wafer, PTFE-Folien, Metallfolien und leitfähiges Gewebe, als Kontaktschichten - Titan, Titan/Palladium, Titan/Silber und Kupfer und als Aktuatorschichten hochdotierte a-Si Dünnschichten sowie hochdotierte c-Si Wafer.
Anwendung
Es gibt eine Reihe von Erkrankungen und Behinderungen, bei denen sich im Bereich einer Hand große Probleme für die Handlungsfähigkeit im Alltag eines Menschen ergeben. Diese Einschränkungen gilt es zu verbessern, so dass z.B. die Fingerkraft für alltägliche Handlungen aktiviert und verstärkt werden kann. Mit diesem Projekt wird das Themenfeld „Mensch-Technik-Interaktion unterstützt gesundes Leben“ adressiert.
