Elektroaktive Silikonlaminate für die Medizintechnik

Wacker stellt unter dem Markennamen Nexipal neue Silikonlaminate mit elektroaktiven Eigenschaften vor. Diese eignen sich für die innovative Medizintechnik.

Der Münchner Chemiekonzern Wacker hat neuartige Silikonlaminate entwickelt, die dank ihrer elektroaktiven Eigenschaften vor allem für innovative Anwendungen in der Medizintechnik geeignet sind und unter dem Namen Nexipal erstmals auf der Medizintechnik-Fachmesse Compamend vorgestellt werden. Nexipal besteht aus mehreren ultradünnen Präzisionsfolien aus Silikon, die vor dem Laminieren mit elektrisch leitfähigem Material beschichtet werden. Auf diese Weise entsteht ein Aktuator, der Bewegungen ausführen kann, wenn elektrische Spannung anliegt. Zudem kann Nexipal mechanische Verformungen messen und folglich auch als Sensor eingesetzt werden.

Die Silikonlaminate sind verschleißfrei, platz- und energiesparend und ideal für innovative Anwendungen. Mit Nexipal ausgestattete berührungsempfindliche Messgeräte können beispielsweise durch Vibrationen und haptische Signale Tasten simulieren, die ohne Blickkontakt bedient werden können.

Grundlage der neuen Laminattechnologie ist Elastosil-Film. Die ultradünne Silikonfolie, die Wacker als Rollenware in Stärken zwischen 20 und 400 μm produziert, ist eine wichtige Materialkomponente. Sie ermöglicht aufgrund ihrer dielektrischen Eigenschaften erst die gewünschten elektroaktiven Effekte des Laminats. Damit die Silikonfolie Bewegungen ausführen beziehungsweise messen kann, wird sie mit einem elektrischen Leiter beschichtet und anschließend lagenweise zu einem Laminat zusammengefügt.

Solche vorkonfektionierten Laminate plant Wacker unter dem Markennamen Nexipal in Zukunft selbst zu produzieren. Auf der Compamend wird das Unternehmen erste Mehrschichtfolien und Anwendungen zeigen. So auch einen innovativen Touch Screen, der in Zusammenarbeit mit dem Lehrstuhl für Intelligente Materialsysteme der Universität des Saarlandes entwickelt wurde und durch Vibrationen haptische Effekte erzeugen kann. Mit diesem und anderen Anwendungsbeispielen erhalten Besucher auf der Compamed Einblicke in die Möglichkeiten solcher elektroaktiven Polymere.

Nexipal-Laminate bestehen aus mehreren ultradünnen, mit elektrisch leitfähigem Material beschichteten Präzisionsfolien. Jede Folienlage ist somit zwischen zwei flexiblen Elektroden eingebettet. Liegt eine elektrische Spannung an, ziehen sich die positiven und negativen Ladungsträger der Elektroden an. Die dazwischen liegende Silikonfolie verändert dadurch ihre Form: sie wird dünner, zugleich aber auch länger und breiter, wobei sich die Oberfläche proportional zur Kompression ausdehnt. Im entladenen Zustand sorgt die Rückstellkraft der hochelastischen Folie dafür, dass das Laminat wieder seine ursprüngliche Form annimmt. Dieser Vorgang lässt sich beliebig oft wiederholen.

Elektroaktive Silikonlaminate besitzen gegenüber der bestehenden Magnetspulentechnologie unter anderem den Vorteil, nur während des Schaltvorgangs elektrische Energie zu verbrauchen. Dadurch arbeiten sie über die gesamte Lebensdauer nachhaltiger und verursachen wesentlich weniger Kosten. Außerdem produzieren sie keine Wärme. Eine aufwändige Kühlung des Messgerätes wird dadurch überflüssig.

Jede mechanische Einwirkung verändert außerdem die elektrische Kapazität des Laminats. Elektroaktive Polymerlaminate können deshalb auch als Sensoren verwendet werden. Diese Doppelfunktion macht Nexipal laut Wacker zum echten Alleskönner und für innovative Anwendungen in der Medizintechnik, Sensorik und Robotik interessant. So sind die Laminate beispielsweise in der Lage, wie ein künstlicher Muskel fließende Bewegungen auszuführen oder – dank Sensorfunktion – Berührungen zu detektieren.

Derzeit errichtet Wacker eine eigene Anlage zur Entwicklung und Fertigung von Laminaten. Sie wird voraussichtlich im zweiten Halbjahr 2020 erste gebrauchsfertige, vorkonfektionierte Komponenten liefern. Damit schließt der Chemiekonzern laut eigenen Angaben eine Lücke in der Wertschöpfungskette dieser innovativen Technologie und ist künftig in der Lage, den wachsenden Bedarf nach elektroaktiven Lösungen mit eigenen, qualitativ hochwertigen Silikonlaminaten zu begleiten.

kus