1. Einführung ................................................... 1
2. Stand des Wissens uber CNT und CNA ........................... 5
2.1. Carbon Nanotubes ........................................ 5
2.2. Wirkmechanismus der CNA ................................ 10
2.2.1. Elektrochemischer Zusammenhang .................. 11
2.2.2. Elektromechanischer Zusammenhang ................ 14
2.3. Modellierung ........................................... 18
2.4. Technik der Aktuatorik ................................. 21
2.4.1. Makroskopische CNT Strukturen ................... 21
2.4.2. Bucky-Paper ..................................... 21
2.4.3. CNT Fasern ...................................... 22
2.4.4. CNT Arrays ...................................... 23
2.4.5. CNT Sheets ...................................... 23
2.4.6. Verwendung von Festkörperelektrolyt ........... 23
2.4.7. Ansteuerung ..................................... 24
2.5. Handlungsbedarf ........................................ 24
3. Methoden zur Analyse von CNT-Aktuatoren ..................... 27
3.1. In-plain Dehnungsmessung ............................... 27
3.1.1. Prüfstandentwicklung ............................ 29
3.1.2. Das Ruhepotential ............................... 33
3.2. Zyklovoltammetrie ...................................... 34
3.3. Out-of-plain Dehnungsmessung ........................... 36
3.4. DMA und Steifigkeitsmessungen .......................... 37
3.5. 4 Punkt Leitfahigkeitsmessung .......................... 39
4. Aktuatoren mit fliissigen Elektrolyten ...................... 41
4.1. Voruntersuchungen am Bimorph ........................... 41
4.2. In-plain Messung des Systemverhaltens in wassrigem
Elektrolyten ........................................... 43
4.2.1. Sprunganregung .................................. 44
4.2.2. Harmonische Anregung ............................ 48
4.2.3. Einfluss des Widerstandes auf das
Systemverhalten ................................. 51
4.2.4. Einfluss des CNT Typen .......................... 52
4.2.5. Einfluss der Elektrolytkonzentration ............ 54
4.2.6. Einfluss des Elektrolyten ....................... 57
4.2.7. Geometrie einflusse ............................. 61
4.2.8. Inverser Effekt ................................. 63
4.3. Out-of-plain Messung ................................... 64
4.3.1. Storung durch "Gasaktuation" .................... 64
4.3.2. Ungestorte Messungen ............................ 65
4.4. Aktuatoren mit ionischen Flussigkeiten ................. 67
4.4.1. In-plain Messung ................................ 68
4.4.2. Einschrankungen ................................. 70
4.5. Abhangigkeiten der Systemantwort ....................... 71
4.5.1. Einfluss der Kapazitat .......................... 71
4.5.2. Einfluss des Widerstandes ....................... 73
4.6. Zusammenfassung der Untersuchungen mit fliissigen
Elektrolyten ........................................... 74
5. Aktuatoren mit Festkörperelektrolyt ......................... 77
5.1. Ringförmige Komposite aus Bucky-Paper .................. 77
5.2. Komposit- Einzelzellen ................................. 80
5.3. Zusammenfassung ........................................ 85
6. Modellierung ................................................ 87
6.1. Plausibilitätsprüfung des Modells ...................... 89
6.2. Bestimmung der Systemparameter ......................... 93
6.2.1. Bestimmung der elektrischen Parameter ........... 94
6.2.2. Bestimmung der (elekto-) mechanischen
Parameter ....................................... 95
6.3. Anwendung auf das System Bucky-Paper ................... 99
6.3.1. Harmonische Anregung ............................ 99
6.3.2. Sprunganregung ................................. 103
6.4. Zusammenfassung und Bewertung des Modells ............. 105
7. Zusammenfassung und Ausblick ............................... 107
A. Anhang ..................................................... 109
B. Standard zur Erstellung einer R-Kurve ...................... 113
С. Parameter zur Simulation von CNA ........................... 117
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