Metallic muscles: enhanced strain and electrolyte-free actuation

Promotie: dhr. E. Detsi, 14.30 uur, Academiegebouw, Broerstraat 5, Groningen

Proefschrift: Metallic muscles: enhanced strain and electrolyte-free actuation

Promotor(s): prof.dr. J.T.H.M. de Hosson, prof.dr.ir. P.R. Onck

Faculteit: Wiskunde en Natuurwetenschappen

Twee vindingen maken metallische spier beter bruikbaar

Eric Detsi verrichtte onderzoek aan de ontwikkeling van metallische spieren. Dat zijn een soort kunstspieren, die werken op basis van piëzokeramische materialen. Ze kunnen worden gebruikt in apparaten of instrumenten

In piëzokeramische materialen ontstaat elektrische spanning als ze worden uitgerekt of gebogen. Het omgekeerde is ook mogelijk: een piëzokeramisch materiaal zet uit als er een elektrische spanning over wordt aangelegd. Dat wordt een metallische spier genoemd.

Voor de werking van metallische spieren is een vloeistof nodig die als elektrolyt functioneert. De vloeistof maakt de spier echter minder bruikbaar. De snelheid waarmee de spier kan bewegen wordt bijvoorbeeld beperkt door de lage elektrische geleidbaarheid ervan. Een ander probleem is corrosie van het metaal als gevolg van de chemische reacties die plaatsvinden als een elektrische spanning wordt aangelegd. En tenslotte is vloeistof gewoonweg niet handig voor een kunstspier; veel mogelijke toepassingen hebben een droge omgeving nodig.

De problemen met de vloeibare elektrolyt lost Detsi op door de vloeibare elektrolyt te vervangen door een vast polymeer. Hij toont aan dat metallische spieren in combinatie met een polymeer meer dan 1400 keer sneller bewegen dan in combinatie met een vloeibare elektrolyt.

Maar ook ontwikkelde hij een nieuw soort nanoporeus goud met een microstructuur waarin twee verschillende afmetingen voorkomen. Deze nieuwe structuur maakt bewegingen van een kunstspier mogelijk die ongeveer zestig keer groter zijn dan nu gebruikelijk.

Detsi concludeert dat een interessante multifunctionele kunstspier kan worden gemaakt door het nieuwe nanoporeuse metaal te combineren met een polymeer als elektrolyt. Als een spanning wordt aangelegd over deze composiet materiaal verandert het metaal van afmeting en tegelijkertijd verandert het polymeer van kleur. Detsi verwacht dat het onderzoek zal leiden tot nieuwe toepassingen van metallische spieren.

Eric Detsi (Kameroen, 1980) studeerde natuurkunde in Groningen. Het onderzoek werd uitgevoerd bij Zernike Institute for Advanced Materials en gefinancierd door NWO. Detsi gaat door als postdoc in dezelfde onderzoeksgroep.