Flexible Drucksensoren aus Dielektrischen Elastomeren

Abstract:
Dielektrische Elastomersensoren (DES) bieten weitreichende Möglichkeiten zur Erfassung von Dehnungen oder Kräften unter Zugbelastung mit einem kapazitiven Messprinzip. Bei der Messung von Druckbelastungen sind sie jedoch aufgrund der geringen Verformungen sehr unempfindlich. Um diese Lücke zu schließen, wurden neuartige Sensormatten entwickelt, die äußerst empfindlich auf Druckbelastungen reagieren. Der grundlegende Aufbau der Sensormatten besteht aus zwei Elastomerprofilen, zwischen denen sich eine Elastomerfolie befindet. Beim Zusammendrücken der Sensormatte dringen die Profile ineinander ein und dehnen die dazwischen liegende Folie stark. Diese Deformation verursacht große Änderungen in der elektrischen Kapazität. Für den Aufbau der Sensormatten ergeben sich vielfältige Variationsmöglichkeiten, mit denen die Kennlinie der Belastungsabhängigkeit der Kapazität beeinflusst und eingestellt werden kann. Hierzu gehören geometrische Parameter wie die Form der Profile und die Anordnung der Elektroden sowie Materialparameter wie die Härte der Profile und der Elastomerfolie. Diese Zusammenhänge werden in dem Beitrag in einigen Beispielen aufgezeigt. Die neuen Sensormatten lassen sich überall dort sehr vorteilhaft einsetzen, wo Druckmessungen auf ausgedehnten nachgiebigen Unterlagen wie Sitzen, Betten oder Schuhen erforderlich sind.