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Die vorliegende Erfindung betrifft einen EAP-Stapel zur Umwandlung kinetischer in elektrische Energie umfassend dielektrische und elektrisch leitende Schichten, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Kontaktierung zwischen den leitenden Schichten durch elektrisch leitfähige Verbindungselemente erfolgt, welche die leitenden Schichten kraft- oder formschlüssig miteinander kontaktieren.
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Stand der Technik
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EAP-Stapel enthalten alternierende Schichten elektrisch leitfähigen Materials und elektroaktiver Polymere (EAP) und können als Funktion ihrer Betriebsweise sowohl aus mechanischer Bewegungsenergie, welche auf den Stapel einwirkt, elektrischen Strom generieren (Generatorfunktion) als auch mittels elektrischer Spannungen ihre Form verändern (Aktorfunktion). Insbesondere die Möglichkeit durch den Einsatz eines EAP-Stapels unter Umgehung weiterer elektrisch-/mechanischer Wandler direkt elektrischen Strom zu erzeugen, führt zu relativ einfachen Aufbauten, welche sich besonders für einen Einsatz im Bereich der Erzeugung von Energie aus regenerativen Quellen, wie zum Beispiel Wind- oder Wellenenergie, eignen.
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Eine mögliche Ausgestaltung und ein Herstellungsverfahren eines EAP-Stapels ist zum Beispiel in der
DE 10 2009 059 024 angegeben. In diesem Dokument wird ein Energietransformer mit einem elektroaktivem Polymer offenbart, wobei das Polymer eine elektroaktive Polymerfolie bildet die eine Elektrode und eine Gegenelektrode aufweist. Aufgrund der Tatsache, dass der Stapel ein elektroaktives Polymer aufweist und mechanisch flexibel ist, bildet er eine variable Kapazität, einen mechanisch flexiblen Kondensator. Der Energietransformer ist dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode und die Gegenelektrode jeweils ein ebenes Elektrodengitter aus leitfähigem Material aufweisen und mehrere Elektrodengitter von Elektrode und Gegenelektrode abwechselnd übereinander beabstandet gestapelt sind. Die Elektrodengitter sind von dem Material des elektroaktivem Polymers durchdrungen und zwischen jeder Elektrode und Gegenelektrode ist eine Schicht des elektroaktivem Polymers vorhanden.
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Bedingt durch die alternierende Kompression und Dekompression des EAP-Stapels, ist ein besonderes Augenmerk auf die Ausführung der elektrischen Kontakte zwischen den einzelnen Schichten zu richten. Diese wird in der Regel durch eine mechanisch unflexible Stabelektrode gewährleistet, welche den Stapel durchdringt und fest mit den einzelnen leitfähigen Schichten verbunden ist. Die mechanische Belastung während des Betriebes kann aber dazu führen, dass diese Verbindungen brechen und sich so die Ankontaktierung der Elektrodenschichten zur Ableitelektrode verschlechtert. Dies kann einen herabgesetzten Wirkungsgrad oder eine verminderte Funktionalität des Stapels zur Folge haben.
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Es ist daher die Aufgabe der Erfindung einen verbesserten EAP-Stapelaufbau bereitzustellen, in welchem die Nachteile des Standes der Technik ausgeräumt werden und insbesondere ein verbesserter und langlebiger elektrischer Kontakt zwischen den einzelnen elektrisch leitfähigen Schichten gewährleistet ist. Desweiteren ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung und eine Verwendung des erfindungsgemäßen EAP-Stapels im Bereich der Energiegewinnung aus regenerativen Quellen bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Offenbarung der Erfindung
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Überraschenderweise wurde gefunden, dass ein EAP-Stapel zur Umwandlung kinetischer in elektrische Energie umfassend dielektrische und elektrisch leitende Schichten, welcher dadurch gekennzeichnet ist, dass die elektrische Kontaktierung zwischen den leitenden Schichten durch elektrisch leitfähige Verbindungselemente erfolgt, welche die leitenden Schichten kraft- oder formschlüssig miteinander kontaktieren eine längere Lebensdauer der elektrischen Kontaktierungen aufweist. Ohne durch die Theorie gebunden zu sein kann die kraft- oder formschlüssige elektrische Kontaktierung der einzelnen elektrisch leitenden Schichten durch spezielle Verbindungselemente dazu beitragen, dass die elektrischen Kontakte flexibel auf wiederkehrende mechanische Belastungen des Stapels reagieren können und derart einer geringeren mechanischen Belastung ausgesetzt sind. Ein Brechen der Kontaktierungen aufgrund auftretender Zugkräfte ist nicht möglich, da die einzelnen Kontaktierungen sich bei einem zu großen Zug einfach voneinander lösen. Im Rahmen einer hohen mechanischen Belastung durch eine Stauchung können sich die einzelnen Verbindungselemente frei bewegen und so einer irreversiblen Deformation entgehen. Dadurch werden sowohl eine verlässliche Kontaktierung der einzelnen Schichten eines EAP-Stapels wie auch eine mechanische Entkopplung der Kontaktierungsstellen gewährleistet.
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Die dielektrischen Schichten des EAP-Stapels enthalten elektroaktive Polymere, welche isolierende Eigenschaften aufweisen und welche sich beim Anlegen einer elektrischen Spannung verformen können. Desweiteren führen Deformationen der Polymere in der dielektrischen Schicht zu Änderungen des elektrischen Feldes der Polymere und damit der dielektrischen Schicht. Als elektroaktive Polymere lassen sich dabei prinzipiell Silikon-Elastomere, Acryl-Elastomere, Polyurethane, thermoplastische Materialien, Copolymere mit PVDF (Polyvinylidenfluorid), drucksensitive Kleber, Fluoroeleastomere und Polymere mit Siliko- oder Acrylgruppen einsetzten. Mögliche Polymere sind zum Beispiel NuSil CF19-2186 der NuSil Technology, Dow HS3, Dow 730 der Firma Dow-Corning und Styren-Butadien-Styren (SBS) Block-Copolymere. Es können zudem auch Kombination mehrerer Polymere in den dielektrischen Schichten eingesetzt werden. Die dielektrischen Polymere können dabei in einem sogenannten Trockenverfahren in Form vorgespannter oder nicht vorgespannter Folien verarbeitet werden. Die dielektrischen Polymere können aber auch im Rahmen eines nasschemischen Verfahrens in den Stapel eingebracht werden. Hierbei werden die dielektrischen Schichten als mehr oder minder fließfähiges Gel verarbeitet und erst in einem anschließenden Verfahrensschritt durch eine Vernetzung der Polymere verfestigt. Die dielektrischen Schichten können desweiteren noch Additive wie zum Beispiel Plastifizierungsmittel, hochmolekulare Öle, Antioxidatien, Viskositätsmodifizierer und/oder zusätzliche dielektrische Partikel mit hohen Dielektrizitätskonstanten aufweisen. Die Dicke einer dielektrischen Schicht kann größer oder gleich 1 µm und kleiner oder gleich 2500 µm, bevorzugt größer oder gleich 10 µm und kleiner oder gleich 1000 µm und desweiteren bevorzugt größer oder gleich 50 µm und kleiner oder gleich 500 µm betragen.
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Die Elektrodenschichten enthalten elektrisch leitfähige Substanzen, welche die Ableitung der durch die mechanische Deformation der dielektrischen Polymerschicht auftretenden elektrischen Ladungen gewährleistet. Dazu enthalten die Elektrodenschichten elektrisch leitfähige Substanzen, zum Beispiel in Form von Metallfasern, Metallpulver, Graphit, Kohlefasern und/oder amorphen Kohlefasern. Möglich ist auch, dass die Elektrodenschichten gitterförmige Elektrodenbahnen aus elektrisch leitfähigem Material sowie Matten aus elektrisch leitenden Kurzfasern oder elektrisch leitende Gewebe aufweisen. Desweiteren sind auch gitterförmige, perforierte elektrisch leitende Folien denkbar. Gitterförmige Perforationen können sich zum Beispiel mit Hilfe von entsprechenden Ätztechniken und/oder mit Hilfe von Stanztechniken erreichen lassen.
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Eine kraft- oder formschlüssige Kontaktierung der einzelnen elektrisch leitenden Schichten untereinander erfolgt erfindungsgemäß derart, dass keine permanente stoffschlüssige Verbindung zwischen den elektrisch leitenden Schichten durch die elektrisch leitfähigen Verbindungselemente entsteht. Die Ankontaktierung durch die elektrisch leitfähigen Verbindungselemente ist also prinzipiell mechanisch flexibel und beruht nicht auf einer atomaren oder molekularen Verbindung des Elementes und der Schicht. Eine kraftschlüssige Verbindung kann zum Beispiel durch einfaches mechanisches Pressen des Stapels erreicht werden. Eine formschlüssige Kontaktierung kann zum Beispiel durch das Durchstoßen der einzelnen dielektrischen Schichten und deren mechanische Haltekräfte erfolgen.
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In einer besonderen Ausführungsform können die leitfähigen Verbindungselemente des EAP-Stapels kraftschlüssig die elektrisch leitfähigen Schichten kontaktieren. Eine rein kraftschlüssige elektrische Kontaktierung der elektrisch leitenden Schichten durch die elektrisch leitfähigen Verbindungselemente kann besonders vorteilhaft sein, da diese Ausgestaltung die im Rahmen des Stapelbetriebes auftretenden mechanischen Belastungen besonders gut kompensieren kann, ohne auf eine sichere Kontaktierung zu verzichten. Im Falle auftretender extremer Zugkräfte können sich zum Beispiel die elektrisch leitfähigen Verbindungselemente reversibel von den elektrisch leitenden Schichten lösen und so die Funktionsfähigkeit des Stapels erhalten.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können die leitfähigen Verbindungselemente an den Außenseiten des EAP-Stapels angeordnet sein und jede einzelne Schicht des Stapels mit nur zwei Verbindungselementen in Kontakt stehen. Diese zahlenmäßige Relation zwischen elektrisch leitfähigen Verbindungselementen und Schichten kann durch ein versetztes Anordnen der einzelnen Schichten, wie zum Beispiel in 3 dargestellt, erhalten werden. In dieser Anordnung wird jede elektrisch leitende Schicht durch 2 elektrisch leitfähige Verbindungselemente kontaktiert. Ebenso durchstoßen jeweils nur 2 elektrisch leitfähige Verbindungselemente eine einzelne dielektrische Schicht. Diese Anordnung hat sich als besonders günstig erwiesen, da so eine mechanische Entkopplung der Kontaktierungen vom aktiven Teil des EAP-Stapels eintreten kann. Diese mechanische Entkopplung kann zu einer verlängerten Lebensdauer und damit zu einer höheren Effizienz des erfindungsgemäßen EAP-Stapels beitragen. Mit unter diese Ausführungsform sollen auch diejenigen Ausgestaltungen fallen, in denen ein als zusammenhängendes Element ausgestaltetes elektrisch leitfähiges Verbindungselement in mehrere, kleinere Elementstücke aufgeteilt wird. Diese Elementteile können dann innerhalb ein- und derselben EAP-Stapellage angeordnet werden. D.h. ein elektrisch leitfähiges Verbindungselement (1) aus der 3 könnte willkürlich in mehrere, kleinere Verbindungselemente aufgeteilt werden, ohne dass die betroffenen Schichten mit mehr als zwei elektrisch leitfähigen Verbindungselementen in Kontakt stehen.
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In einem zusätzlichen erfindungsgemäßen Aspekt können die elektrisch leitfähigen Verbindungselemente im Inneren des Stapels einen Verbindungsbereich sowie ober- und unterhalb des Verbindungsbereiches angeordnete Kontaktierungselemente umfassen. Eine derartige Ausgestaltung der elektrisch leitfähigen Verbindungselemente ermöglicht sowohl eine ausreichende Kontaktierungsmöglichkeit der Kontaktierungselemente zu den elektrisch leitenden Schichten, wie auch einen sicheren mechanischen Halt der Verbindungselemente innerhalb des Stapels. Durch den Verbindungsbereich wird eine im Wesentlichen parallele Ausrichtung der Verbindungselemente innerhalb des Stapels erreicht. Zudem werden durch den Verbindungsbereich die ober- wie unterhalb des Verbindungsbereiches angeordneten Kontaktierungselemente zu den elektrisch leitenden Schichten hin ausgerichtet. Ein Verschieben oder Verrutschen dieser Elemente aufgrund mechanischer Belastungen ist nicht möglich. Die einzelnen Kontaktierungselemente können unterschiedlich ausgestaltet sein. Einige konkrete Ausgestaltungen finden sich dazu in den 1a + 1b. Es lassen sich an dieser Stelle eine Vielzahl unterschiedlicher Ausgestaltungen denken, zum Beispiel mit unterschiedlichen Kontaktierungselement-Geometrien, unterschiedlichen Proportionen zwischen Verbindungsbereich und Kontaktierungselementen, Anzahl an Kontaktierungselementen pro Verbindungsbereich, etc. Diese äquivalenten Ausführungsformen können sich für den Fachmann in naheliegender Weise ergeben und sind explizit zum Offenbarungsumfang mit zugerechnet.
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Desweiteren können in einer besonderen Ausgestaltung die elektrisch leitfähigen Verbindungselemente an der Ober- und Unterseite des Stapels einen Verbindungsbereich sowie nur ober- oder unterhalb des Verbindungsbereiches angeordnete Kontaktierungselemente umfassen. Beispielhaft ist eine Ausgestaltung dieser elektrisch leitfähigen Verbindungselemente an der Ober- und Unterseite des Stapels in der 2a dargestellt (Abschlusselemente (4)). Diese Symmetrie kann vorteilhafterweise zu einem innigen Kontakt der Verbindungselemente innerhalb des Stapels und der Abschlusselemente führen. Dadurch kann eine weitere mechanische Stabilisierung und eine gute Kontaktierung des Stapels erreicht werden.
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In einem zusätzlichen Aspekt der Erfindung kann die Geometrie der Kontaktierungselemente der elektrisch leitfähigen Verbindungselemente ausgewählt sein aus der Gruppe umfassend pyramidal, zylindrisch, rechteckig, prismatisch, tetraedisch, paraboloid, kugel- und torusförmig. Diese Geometrien der Kontaktierungselemente hat sich als besonders vorteilhaft zur sicheren Kontaktierung der einzelnen elektrisch leitenden Schichten durch die elektrisch leitfähigen Verbindungselemente erwiesen. Zudem ermöglichen diese Ausgestaltungen ein einfaches und sicheres Durchstoßen der dielektrischen Schichten im Rahmen des Stapel-Fügeprozesses.
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In einer weiteren erfindungsgemäßen Charakteristik können die leitfähigen Verbindungselemente außerhalb der Schichtstruktur des EAP-Stapels angeordnet und mittels flexibler, elektrisch leitfähiger Verbindungen an die leitfähigen Schichten des Stapels angebunden sein. Die elektrische Anbindung der elektrisch leitfähigen Verbindungselemente erfolgt dabei durch eine direkte Kontaktierung der elektrisch leitfähigen Schichten. Die mechanische Anbindung an den Stapel kann dabei sowohl nur über einen mechanischen Kontakt zu den elektrisch leitenden Schichten oder über einen Kontakt zu den elektrisch leitenden und den dielektrischen Schichten erfolgen. Diese Ausgestaltung kann zu einer weitgehenden mechanischen Entkopplung der Kontaktierungen vom eigentlichen Stapelbereich (siehe zum Beispiel 3) führen und derart können die auftretenden mechanischen Belastungen der elektrisch leitfähigen Verbindungselemente des Stapels besser kompensiert werden. Dies kann zu einer verlängerten Lebensdauer der Kontakte und damit des EAP-Stapels beitragen. Auch temperaturbedingte Volumenänderungen der Schichtbereiche können über die nun im Stapelbereich enthaltenen Leerräume aufgenommen werden, welches weitere mechanische Belastungen der Kontakte vermeiden kann.
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Desweiteren erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Herstellung eines EAP-Stapels, wobei die Herstellung des Stapels die Schritte a) Aufeinanderschichten einer dielektrischen und einer elektrisch leitenden Schicht, b) Anbringen mindestens eines elektrisch leitenden Verbindungselementes auf den in Schritt a) erhaltenen Schichtverbund, c) gegebenenfalls mehrmaliges Wiederholen und aufeinanderstapeln der in Schritt b) erhaltenen Verbünde und d) Fügen des erhaltenen Schichtverbundes umfasst. Diese Aufteilung des Herstellungsverfahrens hat sich in der Praxis bewährt und ermöglicht eine reproduzierbare, flexible und effiziente Stapel-Herstellung.
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Im ersten Verfahrensschritt a) können dabei die dielektrische Schicht und die elektrisch leitende Schicht entweder mittels eines Trockenverfahrens als einzelne Filme übereinandergeschichtet oder mittels eines Nassverfahrens gefertigt werden. Im Nassverfahren wird dabei eine dielektrische Schichte gegossen und auf dieser Schicht die elektrisch leitende Schicht angeordnet. Die Anordnung der einzelnen Schichten zueinander ist dabei variabel, d.h. es können beide Schichten sowohl übereinander oder auch zueinander versetzt angeordnet werden. Desweiteren müssen beide Schichten insbesondere nicht gleich groß ausgestaltet sein.
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Der Verfahrensschritt b) beinhaltet das Anbringen mindestens eines elektrisch leitenden Verbindungselementes auf dem in Schritt a) erhaltenen Schichtverbund, wobei das elektrisch leitfähige Verbindungselement vorzugsweise an den Randbereichen der Schichten platziert werden kann. Es können auch prinzipiell mehr als ein elektrisch leitfähiges Verbindungselement auf einem Schichtverbund platziert werden. Vorzugsweise werden auf einem Schichtverbund mindestens 1 und weniger als 10 und weiterhin bevorzugt mindestens 1 und weniger als 5 elektrisch leitfähige Verbindungselemente angeordnet. Dies kann zu einer höheren Ausfallsicherheit des EAP-Stapels beitragen.
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Im Verfahrensschritt c) werden dann die Schichtverbünde enthaltend eine dielektrische Schicht, eine elektrisch leitende Schichte und mindestens ein elektrisch leitfähiges Verbindungselement aufeinandergestapelt. Die Anzahl an gestapelten Schichtverbünden kann dabei zwischen größer oder gleich 2 und kleiner oder gleich 10000, bevorzugt zwischen größer oder gleich 5 und kleiner oder gleich 5000 und desweiteren bevorzugt zwischen größer oder gleich 5 und kleiner oder gleich 1000 betragen.
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Im Verfahrensschritt d) wird der zusammengesetzte EAP-Stapel gefügt. Hierbei werden die einzelnen Schichten derart nah aneinander gebracht, sodass die elektrisch leitfähigen Verbindungselemente die dielektrischen Schichten durchstoßen und ein durchgehender, leitender Kontakt zwischen den einzelnen elektrisch leitenden Schichten hergestellt wird. Dies kann zum Beispiel durch rein mechanisches Pressen, mit und ohne Hitzeunterstützung, oder ähnliche mechanische Verfahren erfolgen. Desweiteren kann dieser Verfahrensschritt durch Ultraschall- oder Widerstandsschweißen unterstützt werden. Dies kann zu einer höheren Festigkeit des gefügten Stapels beitragen. Als Endprodukt erhält man einen durchkontaktierten, mechanisch stabilen EAP-Stapel.
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In einer zusätzlichen Ausgestaltung des Verfahrens können im Schritt c) die weiteren Schichtverbünde seitlich versetzt auf den Stapel angeordnet werden. Durch diese Anordnung werden im Stapelinneren Leerstellen erzeugt, welche Volumenänderungen und -verschiebungen des Stapels aufgrund mechanischer Belastungen kompensieren und so die Kontaktierungsbereiche vor einer zu starken mechanischen Belastung schützen. Die Kontaktierungsbereiche werden also von den aktiven Bereichen mechanisch entkoppelt (siehe z.B. 3 + 4). Die so generierten einzelnen „Kontaktierungsfinger“ können bei einer mechanischen Belastung deutlich flexibler reagieren als ein symmetrisch ausgestalteter Stapel. Dies kann zu einer längeren Lebensdauer des EAP-Stapels beitragen.
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Erfindungsgemäß kann der EAP-Stapel zur Gewinnung elektrischer Energie aus der kinetischen Bewegungsenergie von Wasserwellen Verwendung finden. Gerade die Kontaktierung der einzelnen elektrisch leitfähigen Schichten eines EAP-Stapels mittels elektrisch leitfähiger Verbindungselemente kann in einem mechanisch anspruchsvollen Umfeld, wie zum Beispiel bei der Umwandlung von kinetischer Wellen- zu elektrischer Energie, Vorteile aufweisen. Diese Kontaktierungsart kann zu einer längeren Lebensdauer des Stapels und zu einer höheren Effektivität und Stromausbeute beitragen.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
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Es zeigen die
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1a. ein schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verbindungselementes (1) mit einem Verbindungsbereich (2) sowie ober- und unterhalb des Verbindungsbereiches angeordnete Kontaktierungselemente (3) in einer Seitenansicht. Beispielhaft sind in dieser Abbildung mehrere Kontaktierungselemente (3) mit einer pyramidalen Struktur dargestellt, wobei die einzelnen Kontaktierungselemente (3) die dielektrischen Schichten durchstoßen und so die einzelnen elektrischen Schichten des Stapels kontaktieren. Die Proportionen des Verbindungsbereiches (2), zum Beispiel die Höhe des Bereiches im Verhältnis zur Höhe der Kontaktierungselemente (3), können variieren. Zweckmäßigerweise können Dickenverhältnisse der beiden Bereiche zwischen 0,1:1 bis zum 10:1 (Verbindungsbereich (2):Kontaktierungselement (3)) betragen. Die Höhe eines einzelnen Kontaktierungselementes (3) kann ebenfalls variieren und kann zum Beispiel ½ der Höhe eines Schichtverbundes (Höhe dielektrische + elektrisch leitfähige Schicht) betragen. Die Länge des Verbindungsbereiches (2) kann als Funktion der Gesamtdimensionen des Stapels gewählt werden und ein Verbindungsbereich (2) kann eine unterschiedliche Anzahl an Kontaktierungselementen (3) tragen. Die konkrete Anzahl an Kontaktierungselementen (3) auf einem Verbindungsbereich (2) kann sich dabei nach der Größe der einzelnen Kontaktierungselemente (3) und der Gesamtgröße des EAP-Stapels richten;
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1b. eine schematische Aufsicht auf ein erfindungsgemäßes Verbindungselement (1) mit dem Verbindungsbereich (2) und mehreren Kontaktierungselementen (3). Die Kontaktierungselemente (3) weisen in diesem Beispiel eine quadratische Grundfläche und eine abgeflachte runde Spitze auf. In dieser Ausführung kann sowohl eine gute Durchdringung der dielektrischen Schichten wie auch eine guter elektrischer Kontakt zwischen den leitfähigen Schichten gewährleistet werden;
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2a. den schematischen Aufbau eines EAP-Stapels (7) mit den erfindungsgemäßen Verbindungselementen (1), Abschlusselementen (4); dielektrischen Polymerschichten (5) und elektrisch leitfähigen Schichten (6). Dargestellt ist ein EAP-Stapel (7) mit 5 Schichtverbünden. Die Anzahl der eingesetzten Schichtverbünde kann je nach Aufgabenbereich und Platzverhältnissen variieren und zweckmäßigerweise zwischen 2 und 10000, bevorzugt zwischen 3 und 5000 betragen. An dem EAP-Stapel (7) sind 4 Abschlusselemente (4) angeordnet, wobei die unteren 2 zur Kontaktierung der Schichten und die oberen zwei zur Kontaktierung der Schichten und zur Ableitung der Elektrizität Verwendung finden können. Die einzelnen Verbindungselemente (1) durchstoßen jeweils beim Zusammenfügen des Stapels die benachbarten Schichten und stellen so einen durchgehenden elektrischen Kontakt der elektrisch leitfähigen Schichten (6) her.
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2b. den schematischen Aufbau eines zusammengefügten EAP-Stapels (7). Die einzelnen Verbindungselemente (1) und Abschlusselemente (4) durchdringen im gefügten Zustand die einzelnen Schichtverbünde und stellen so einen durchgehenden elektrischen Kontakt zwischen den einzelnen Elementen her. Der Kontakt zwischen den Verbindungselementen (1) und den Abschlusselementen (4) kann durch rein mechanische Kräfte erreicht werden, zum Beispiel durch Drücken oder Pressen des Stapels. Die Verbindungen zwischen den einzelnen Elementen sind dabei erfindungsgemäß nicht stoff-, sondern kraft- oder formschlüssig ausgerichtet. Diese kraft- oder formschlüssige Verbindung kann im Rahmen der mechanischen Be- und Entlastung des Stapels flexibel reagieren und so zu einer längeren Lebensdauer der elektrischen Kontakte beitragen. Erfindungsgemäß sind die einzelnen Abschlusselemente (4) und die Verbindungselemente (1) und auch die Verbindungselemente (1) untereinander nicht stoffschlüssig miteinander verbunden.
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3. den schematischen Aufbau eines zusammengefügten EAP-Stapels (7) mit einer versetzten Aufeinanderschichtung der einzelnen Schichtverbünde (dielektrische Polymerschichten (5) + elektrisch leitfähige Schichten (6)). Durch die versetzte Anordnung der Schichtverbünde ergibt sich ein zusammenhängender aktiver Stapel-Bereich (9) und Leerräume (8). Die elektrischen Kontaktierungen liegen mechanisch entkoppelt vom aktiven Bereich (9) an den Außenseiten des Stapels und ermöglichen so den durchgehenden elektrischen Kontakt. Durch die weitgehende mechanische Entkoppelung der Verbindungselemente (1) und Abschlusselemente (4) kann sich eine längere Lebensdauer der Kontaktierung des Stapels ergeben;
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4. den schematischen Aufbau eines zusammengefügten EAP-Stapels (7) mit einer versetzten Aufeinanderschichtung der einzelnen Schichtverbünde (dielektrische Polymerschichten (5) + elektrisch leitfähige Schichten (6)) Zusätzlich sind die außerhalb des aktiven Bereiches (9) angebrachten Schichtverbünde etwas gestaucht angeordnet, sodass sich flexible Bereiche (10) ergeben, welche zusätzlich zu einer mechanischen Entkopplung der Kontaktierungen vom aktiven Bereich (9) beitragen können. Die flexiblen Bereiche (10) können derart dazu beitragen, dass mechanische Querkräfte nicht ungehindert auf die Abschlusselemente (4) und Verbindungselemente (1) übertragen werden. Dies kann zu einer zusätzlichen Verlängerung der Lebensdauer der elektrischen Kontakte beitragen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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