DE102020208135A1

DE102020208135A1 - Elektroaktiver Elastomerwandler, Verfahren zur Herstellung von elektroaktiven Elastomerwandlern, Verwendung von elektroaktiven Elastomeraktoren und/oder elektroaktiven Elastomerstapelaktoren und flächiger Elektrodenkörper

Info

Publication number: DE102020208135A1
Application number: DE102020208135.2A
Authority: DE
Inventors: Sven Herold; William Kaal; Thorsten Koch
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2020-06-30
Filing date: 2020-06-30
Publication date: 2021-12-30
Also published as: WO2022002598A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektroaktiven Elastomerwandler, der mindestens zwei flächige Elektrodenkörper, die mindestens eine erste Schicht aus mindestens einem thermoplastischen Polymer, wobei mindestens eine Fläche dieser mindestens einen ersten Schicht Strukturierungen aufweist, sowie mindestens ein flächiges Dielektrikum, das zwischen jeweils zwei flächigen Elektrodenkörpern angeordnet ist, umfasst. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen elektroaktiven Elastomerwandler, bei welchem unter anderem die mindestens eine erste Schicht aus dem mindestens einen thermoplastischen Polymer strukturiert wird. Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt kontinuierlich durchgeführt. Ferner betrifft die die vorliegende Erfindung die Verwendung von elektroaktiven Elastomeraktoren und/oder elektroaktiven Elastomerstapelaktoren sowie flächige Elektrodenkörper.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektroaktiven Elastomerwandler, der mindestens zwei flächige Elektrodenkörper, die mindestens eine erste Schicht aus mindestens einem thermoplastischen Polymer, wobei mindestens eine Fläche dieser mindestens einen ersten Schicht Strukturierungen aufweist, sowie mindestens ein flächiges Dielektrikum, das zwischen jeweils zwei flächigen Elektrodenkörpern angeordnet ist, umfasst. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen elektroaktiven Elastomerwandler, bei welchem unter anderem die mindestens eine erste Schicht aus dem mindestens einen thermoplastischen Polymer strukturiert wird. Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt kontinuierlich durchgeführt. Ferner betrifft die die vorliegende Erfindung die Verwendung von elektroaktiven Elastomeraktoren und/oder elektroaktiven Elastomerstapelaktoren sowie flächige Elektrodenkörper.
Aus der EP2630674 B1 ist ein elektroaktiver Elastomerwandler mit wenigstens einer elektroaktiven Elastomerschicht, die eine Ober- und Unterseite aufweist, sowie einem mit der Oberseite und einem mit der Unterseite zumindest bereichsweise flächenverbundenen, elektrisch leitfähigen Elektrodenkörper bekannt. Die Verfahren zu deren Herstellung sind allerdings sehr aufwändig, da sie teure und schwer handhabbare Halbzeuge (einzelne, strukturierte Metallfolien mit sehr geringer Dicke) verwenden. Für eine wirtschaftliche Fertigung ist insbesondere ein kontinuierlicher Fertigungsprozess erstrebenswert, der Rollenmaterial verwendet.
Bisher wurden DEA-/DES-Komponenten (DEA: dielektrische ElastomerAktoren, DES: dielektrische Elasto-merSensoren) manuell aufgebaut, was nur für kleine Stückzahlen rentabel und hinsichtlich der Fertigungsgenauigkeit und - qualität begrenzt ist.
Die Elektroden wurden bisher als Einzelteile im Ätzverfahren oder im Electroforming-Verfahren hergestellt.
Ausgehend hiervon war es somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen elektroaktiven Elastomerwandler bereitzustellen, der weniger aufwendig herzustellen ist als beispielsweise strukturierte Metallelektroden.
Diese Aufgabe wird hinsichtlich eines elektroaktiven Elastomerwandlers mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, hinsichtlich eines Verfahrens zur Herstellung dieser elektroaktiven Elastomerwandler mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12, hinsichtlich der Verwendung von elektroaktiven Elastomeraktoren und/oder elektroaktiven Elastomerstapelaktoren hergestellt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 23 sowie hinsichtlich eines flächigen Elektrodenkörpers mit den Merkmalen des Patentanspruchs 24 gelöst. Dabei stellen die jeweilig abhängigen Patentansprüche vorteilhafte Weiterbildungen dar.
Erfindungsgemäß wird somit ein elektroaktiver Elastomerwandler bereitgestellt, umfassend

a) mindestens zwei flächige Elektrodenkörper, umfassend mindestens eine erste Schicht aus mindestens einem thermoplastischen Polymer, wobei mindestens eine Fläche der mindestens einen ersten Schicht Strukturierungen, bei denen es sich um Ausnehmungen und/oder Vertiefungen handelt, wobei zumindest ein Teil der Ausnehmungen und/oder Vertiefungen einen geschlossenen Rand innerhalb der mindestens einen Fläche aufweisen, aufweist, wobei eine elektrische Leitfähigkeit des Elektrodenkörpers bereitgestellt wird durch
- - mindestens eine zweite Schicht, umfassend oder bestehend aus einem elektrisch leitfähigen Material, wobei zwischen einer der strukturierten Fläche abgewandten Fläche der mindestens einen ersten Schicht und der mindestens einen zweiten Schicht ein Flächenverbund besteht, und/oder
- - eine zumindest bereichsweise Beschichtung der mindestens einen ersten Schicht mit einem elektrisch leitfähigen Material, wobei die zumindest bereichsweise Beschichtung auf die mindestens eine Fläche, die die Strukturierungen aufweist, aufgebracht ist, und/oder
- - mindestens ein Additiv, umfassend oder bestehend aus einem elektrisch leitfähigen Material, das in das mindestens eine thermoplastische Polymer eingebracht ist, und/oder
- - das mindestens eine thermoplastische Polymer aufweisend eine intrinsische elektrische Leitfähigkeit;
sowie
b) mindestens ein flächiges Dielektrikum, umfassend oder bestehend aus mindestens einer ersten Elastomerschicht, das zwischen jeweils zwei flächigen Elektrodenkörpern angeordnet ist,

Anstatt strukturierter Metallelektroden, wie aus dem Stand der Technik bekannt, die aufwändig herzustellen sind, werden gemäß der vorliegenden Erfindung strukturierte Elektroden basierend auf Kunststoff realisiert, die bevorzugt eine im Vergleich zum dielektrischen Elastomermaterial hohe Steifigkeit aufweisen. Die globale Leitfähigkeit des erfindungsgemäßen elektroaktiven Elastomerwandlers kann gegebenenfalls über innen liegende metallische Bereiche erzielt werden. Alternativ kann ebenso eine strukturierte Schicht (beispielsweise aus Kunststoff oder Glasfaser) lokal metallisiert und damit leitfähig ausgestaltet werden.
Eine bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen elektroaktiven Elastomerwandlers zeichnet sich dadurch aus, dass 30 bis 70 %, bevorzugt 40 bis 60 %, besonders bevorzugt 45 bis 55 %, der mindestens einen Fläche der mindestens einen ersten Schicht, die Strukturierungen aufweist, strukturiert sind.
Eine weitere bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen elektroaktiven Elastomerwandlers zeichnet sich dadurch aus, dass für den Fall, dass es sich bei den Strukturierungen um Vertiefungen handelt, die Tiefe der Vertiefungen (t) 80 % bis 30 %, bevorzugt 70 % bis 40 %, der Schichtdicke der mindestens einen ersten Elastomerschicht beträgt,
und/oder
für den Fall, dass es sich bei den Strukturierungen um Ausnehmungen handelt, die Schichtdicke (h) der mindestens einen ersten Schicht 80 % bis 30 %, bevorzugt 70 % bis 40 %, der Schichtdicke (h) der mindestens einen ersten Elastomerschicht beträgt;
und/oder
für den Fall, dass es sich bei den Strukturierungen um Vertiefungen handelt, die Vertiefungen eine Tiefe (t) von t = h*x aufweisen, wobei
für den für den Fall, dass der flächige Elektrodenkörper die mindestens eine zweite Schicht nicht umfasst, x im Bereich von 0,01 bis 0,4
oder
für den Fall, dass der flächige Elektrodenkörper die mindestens eine zweite Schicht umfasst, x im Bereich von 0,01 bis 1 liegt.
Eine weitere bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen elektroaktiven Elastomerwandlers zeichnet sich dadurch aus, dass die Ausnehmungen und/oder Vertiefungen einen maximalen Durchmesser (d) im Bereich von 500 bis 5 µm, bevorzugt im Bereich von 250 bis 10 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 100 bis 20 µm, aufweisen.
Eine weitere bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen elektroaktiven Elastomerwandlers zeichnet sich dadurch aus, dass die mindestens eine erste Schicht eine Schichtdicke (h) im Bereich von 5 bis 500 µm, bevorzugt im Bereich von 10 bis 100 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 20 bis 50 µm, aufweist.
Eine weitere bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen elektroaktiven Elastomerwandlers zeichnet sich dadurch aus, dass die Leitfähigkeit der mindestens zwei flächigen Elektrodenkörpern durch die mindestens eine zweite Schicht bereitgestellt wird, die mindestens zwei flächigen Elektrodenkörper jeweils mindestens eine weitere erste Schicht umfassen, wobei zwischen der mindestens einen ersten Schicht und der mindestens einen weiteren ersten Schicht die mindestens eine zweite Schicht angeordnet ist, wobei zwischen diesen Schichten ein Flächenverbund besteht, wobei die der mindestens einen zweiten Schicht abgewandte Fläche der mindestens einen weiteren ersten Schicht ebenfalls Strukturierungen , bei denen es sich um Ausnehmungen und/oder Vertiefungen handelt, wobei zumindest ein Teil der Ausnehmungen und/oder Vertiefungen einen geschlossenen Rand innerhalb der mindestens einen Fläche aufweisen, aufweist, wobei die mindestens eine weitere erste Schicht eine Schichtdicke (h) im Bereich von 5 bis 500 µm, bevorzugt im Bereich von 10 bis 100 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 20 bis 50 µm, aufweist.
Eine weitere bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen elektroaktiven Elastomerwandlers zeichnet sich dadurch aus, dass die mindestens eine erste Elastomerschicht eine Schichtdicke (e) der im Bereich von 5 bis 500 µm, bevorzugt im Bereich von 10 bis 250 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 20 bis 100 µm, aufweist.
Eine weitere bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen elektroaktiven Elastomerwandlers zeichnet sich dadurch aus, dass das mindestens eine flächige Dielektrikum mindestens eine weitere erste Elastomerschicht sowie mindestens eine Metallfolie oder metallisierte Schicht umfasst, wobei zwischen der mindestens einen ersten Elastomerschicht und der mindestens einen weiteren ersten Elastomerschicht die mindestens eine Metallfolie oder metallisierte Schicht angeordnet ist, wobei zwischen den Elastomerschichten und sowie der mindestens einen Metallfolie oder metallisierten Schicht ein Flächenverbund besteht, wobei die mindestens eine erste Elastomerschicht eine Schichtdicke aufweist, die der Schichtdicke der mindestens einen ersten Elastomerschicht identisch ist.
Eine weitere bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen elektroaktiven Elastomerwandlers zeichnet sich dadurch aus, dass das mindestens eine thermoplastische Polymer für den Fall, dass dieses keine intrinsische elektrische Leitfähigkeit aufweist, ausgewählt ist aus Gruppe bestehend aus Polyamid, PP, PS, Polyester, wie zum Beispiel PET, PPAT, PLA, oder Mischungen hiervon;
oder
für den Fall, dass dieses eine intrinsische elektrische Leitfähigkeit aufweist, ausgewählt ist aus Gruppe bestehend aus Polypyrrol, Polythiophen, Polyanilin oder Mischungen hiervon.
Eine weitere bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen elektroaktiven Elastomerwandlers zeichnet sich dadurch aus, dass das elektrisch leitfähige Material bevorzugt ein Metall, eine Legierung oder einen metallischen Werkstoff, besonders bevorzugt Kupfer, Silber, Gold, Aluminium, Stahl, Nickel oder Mischungen hiervon umfasst oder daraus besteht.
Eine weitere bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen elektroaktiven Elastomerwandlers zeichnet sich dadurch aus, dass die mindestens eine erste Elastomerschicht sowie die mindestens eine weitere erste Elastomerschicht mindestens einen Kunststoff umfassen oder daraus bestehen, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyacrylischen Elastomeren; Silikonen, bevorzugt Polydimethylsiloxan; Polyurethanen; Naturkautschuk; Polymergelen und Mischungen hiervon.
Weiterhin kann es vorteilhaft sein, dass zwischen Elastomer- und Elektrodenschichten ein Pulver/Puder (z.B. auf Talkumbasis) zur Verbesserung der Gleiteigenschaften eingebracht ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von elektroaktiven Elastomerwandlern nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei welchem

c) mindestens zwei flächige Elektrodenkörper, umfassend oder bestehend aus der mindestens einen ersten Schicht bereitgestellt werden;
d) zumindest eine Fläche der mindestens einen ersten Schicht durch ein Verfahren strukturiert wird, wobei Vertiefungen und/oder Ausnehmungen zumindest bereichsweise in die Fläche der mindestens einen ersten Schicht als Strukturierungen eingebracht werden, wobei zumindest ein Teil der Ausnehmungen und/oder Vertiefungen in solcher Weise eingebracht werden, dass diese nach der Strukturierung einen geschlossenen Rand innerhalb des Randes der mindestens einen Fläche aufweisen;
e) mindestens ein flächiges Dielektrikum, umfassend oder bestehend aus mindestens einer ersten Elastomerschicht, zwischen jeweils zwei flächigen Elektrodenkörpern angeordnet wird und dabei zumindest bereichsweise ein unmittelbarer oder mittelbarer Flächenverbund zwischen den zwei flächigen Elektrodenkörpern und der mindestens einen ersten Elastomerschicht realisiert wird,

Eine bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass Verfahrensschritt b) kontinuierlich durchgeführt wird.
Eine weitere bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die Strukturierung gemäß Verfahrensschritt b) mittels eines Umformverfahrens, bei welchem mindestens ein Formwerkzeug, das bevorzugt antagonistische Strukturierungen gegenüber den in Verfahrensschritt b) erzeugten Strukturierungen aufweist, mit der mindestens einer ersten Schicht in Kontakt gebracht wird.
Eine weitere bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass es sich bei dem Umformverfahren um ein Walzverfahren oder Heißpressen handelt.
Eine weitere bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass der flächige Elektrodenkörper zusätzlich zu der mindestens einen ersten Schicht die mindestens eine zweite Schicht umfasst, die mindestens eine erste Schicht mit der mindestens einen zweiten Schicht in einen Flächenverbund gebracht wird, wobei die der mindestens einen zweiten Schicht abgewandte Fläche der mindestens einen ersten Schicht gemäß Verfahrensschritt b) strukturiert wird.
Eine weitere bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass der Flächenverbund aus der mindestens einen ersten Schicht und der mindestens einen zweiten Schicht durch ein Beschichtungsverfahren, bevorzugt durch ein Sprühverfahren unter Verwendung einer Lösung oder Schmelze des mindestens einen thermoplastischen Polymers, bei welchem die Lösung oder Schmelze auf die mindestens eine zweite Schicht aufgesprüht wird, realisiert wird.
Eine weitere bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass für den Fall, dass die mindestens zwei flächigen Elektrodenkörper jeweils mindestens eine weitere erste Schicht umfassen,
zwischen der mindestens einen ersten Schicht und der mindestens einen weiteren ersten Schicht die mindestens eine zweite Schicht angeordnet wird, wobei zwischen diesen Schichten ein Flächenverbund, der bevorzugt durch ein Beschichtungsverfahren, besonders bevorzugt durch ein Sprühverfahren unter Verwendung einer Lösung oder Schmelze des mindestens einen thermoplastischen Polymers, bei welchem die Lösung oder Schmelze auf einer Fläche der mindestens einen zweiten Schicht zur Herstellung der mindestens einen ersten Schicht und auf der dieser Fläche gegenüberliegenden Fläche zur Herstellung der mindestens einen weiteren ersten Schicht aufgesprüht wird, realisiert wird.
Eine weitere bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die der mindestens einen zweiten Schicht abgewandten Fläche der mindestens einen weiteren ersten Schicht gemäß Verfahrensschritt b) strukturiert wird, wobei die Strukturierung der mindestens einen ersten Schicht sowie die Strukturierung der mindestens einen weiteren ersten Schicht bevorzugt zeitgleich erfolgt.
Eine weitere bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass das mindestens eine flächige Dielektrikum mindestens eine weitere erste Elastomerschicht sowie mindestens eine Metallfolie oder metallisierte Schicht umfasst, wobei zwischen der mindestens einen ersten Elastomerschicht und der mindestens einen weiteren ersten Elastomerschicht die mindestens eine Metallfolie oder metallisierte Schicht angeordnet wird, wobei zwischen den Elastomerschichten und sowie der mindestens einen Metallfolie oder metallisierten Schicht ein Flächenverbund realisiert wird.
Eine weitere bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass das elektrisch leitfähige Material bevorzugt ein Metall, eine Legierung oder ein metallischer Werkstoff, besonders bevorzugt Kupfer, Silber, Gold, Aluminium, Stahl, Nickel oder Mischungen hiervon umfasst oder daraus besteht.
Eine weitere bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die mindestens eine erste Elastomerschicht sowie die mindestens eine weitere erste Elastomerschicht mindestens einen Kunststoff umfassen oder daraus bestehen, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyacrylischen Elastomeren; Silikonen, bevorzugt Polydimethylsiloxan; Polyurethanen; Naturkautschuk; Polymergelen und Mischungen hiervon.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin die Verwendung von elektroaktiven Elastomerwandlern hergestellt nach einem erfindungsgemäßen Verfahren für integrierte Kraftsensorik für Elastomerkomponenten; Sensoren in Griffflächen, bevorzugt in Werkzeugen, Sportgeräten, Tablets und Smartphones; aktive Elastomerlager für Fahrzeuganwendungen sowie Flachlautsprecher.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin einen flächigen Elektrodenkörper, umfassend mindestens eine erste Schicht aus mindestens einem thermoplastischen Polymer, wobei mindestens eine Fläche der mindestens einen ersten Schicht Strukturierungen, bei denen es sich um Ausnehmungen und/oder Vertiefungen handelt, wobei zumindest ein Teil der Ausnehmungen und/oder Vertiefungen einen geschlossenen Rand innerhalb der mindestens einen Fläche aufweisen, aufweist, wobei eine elektrische Leitfähigkeit des Elektrodenkörpers durch

- mindestens eine zweite Schicht, umfassend oder bestehend aus einem elektrisch leitfähigen Material, wobei zwischen einer der strukturierten Fläche abgewandten Fläche der mindestens einen ersten Schicht und der mindestens einen zweiten Schicht ein Flächenverbund besteht; und/oder
- eine zumindest bereichsweise Beschichtung der mindestens einen ersten Schicht mit einem elektrisch leitfähigen Material, wobei die zumindest bereichsweise Beschichtung auf die mindestens eine Fläche, die die Strukturierungen aufweist, aufgebracht ist; und/oder
- mindestens ein Additiv, umfassend oder bestehend aus einem elektrisch leitfähigen Material, das in das mindestens eine thermoplastische Polymer eingebracht ist; und/oder
- das mindestens eine thermoplastische Polymer aufweisend eine intrinsische elektrische Leitfähigkeit

Eine bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Elektrodenkörpers zeichnet sich dadurch aus, dass 30 bis 80 %, bevorzugt 40 bis 70 %, der mindestens einen Fläche der mindestens einen ersten Schicht, die Strukturierungen aufweist, strukturiert sind.
Eine weitere bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Elektrodenkörpers zeichnet sich dadurch aus, dass es sich bei den Strukturierungen um Vertiefungen handelt, die Vertiefungen eine Tiefe (t) von t = h*x aufweisen, wobei
für den für den Fall, dass der flächige Elektrodenkörper die mindestens eine zweite Schicht nicht umfasst, x im Bereich von 0,01 bis 0,4
oder
für den Fall, dass der flächige Elektrodenkörper die mindestens eine zweite Schicht umfasst, x im Bereich von 0,01 bis 1 liegt.
Eine weitere bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Elektrodenkörpers zeichnet sich dadurch aus, dass die Ausnehmungen und/oder Vertiefungen einen maximalen Durchmesser (d) im Bereich von 500 bis 5 µm, bevorzugt im Bereich von 250 bis 10 µm, besonders bevorzugt Bereich von 100 bis 20 µm, aufweisen.
Eine weitere bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Elektrodenkörpers zeichnet sich dadurch aus, dass die mindestens eine erste Schicht eine Schichtdicke (h) im Bereich von 5 bis 500 µm, bevorzugt im Bereich von 10 bis 100 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 20 bis 50 µm, aufweist.
Eine weitere bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Elektrodenkörpers zeichnet sich dadurch aus, dass das mindestens eine thermoplastische Polymer für den Fall, dass dieses keine intrinsische elektrische Leitfähigkeit aufweist, ausgewählt ist aus Gruppe bestehend aus Polyamid, PP, PS, Polyester, wie zum Beispiel PET, PPAT, PLA, oder Mischungen hiervon.
Eine weitere bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Elektrodenkörpers zeichnet sich dadurch aus, dass das elektrisch leitfähige Material bevorzugt ein Metall, eine Legierung oder einen metallischen Werkstoff, besonders bevorzugt Kupfer, Silber, Gold, Aluminium, Stahl, Nickel oder Mischungen hiervon umfasst oder daraus besteht.
Eine weitere bevorzugte Variante des erfindungsgemäßen Elektrodenkörpers zeichnet sich dadurch aus, dass das mindestens eine thermoplastische Polymer für den Fall, dass dieses eine intrinsische elektrische Leitfähigkeit aufweist, ausgewählt ist aus Gruppe bestehend aus Polypyrrol, Polythiophen, Polyanilin oder Mischungen hiervon.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele anhand von Figuren näher erläutert, ohne die Erfindung auf die dargestellten Beispiele zu beschränken.
1 zeigt einen erfindungsgemäßen Elastomerwandler bestehend aus zwei flächigen Elektrodenkörper, die jeweils aus einer Schicht eines thermoplastischen Polymers 10a, 10b gebildet sind. Jede der Schichten weist dabei jeweils auf einer Seite Strukturierungen 12 auf. Ein Dielektrikum 20 ist zwischen den flächigen Elektrodenkörpern angeordnet. Die Strukturierungen der Schicht 11b sind dabei dem Dielektrikum 20 zugewandt.
2 zeigt dabei ebenfalls einen Elastomerwandler mit zwei flächigen Elektrodenkörper 10, die jeweils aus einer Schicht eines thermoplastischen Polymers 10a, 10b gebildet sind. Jede der Schichten weist dabei jeweils beidseitig Strukturierungen 12 auf. Ein Dielektrikum 20 ist zwischen den flächigen Elektrodenkörpern angeordnet. Hierbei sind dem Dielektrikum 20 folglich beide Elektrodenkörper mit ihren Strukturierungen zugewandt.
3 zeigt einen Elastomerwandler mit einem dem Elastomerwandler aus 2 ähnlichen Aufbau, allerdings mit dem Unterschied, dass die Elektrodenkörper 10 zusätzlich eine weitere Schicht aus einem elektrisch leitfähigen Material 13a, 13b aufweisen, wobei die weiteren Schichten 13a, 13b hierbei zwischen zwei Schichten aus dem thermoplastischen Polymer 11a, 11b angeordnet sind.
4 zeigt einen Elastomerwandler, der ebenso wie der Elastomerwandler gemäß 3 zwei identisch aufgebaute Elektrodenkörper aufweist. Das zwischen den beiden Elektrodenkörpern ausgebildete Dielektrikum ist dabei ebenso schichtweise aufgebaut, mit einer ersten dielektrischen Schicht 21a, einer zweiten dielektrischen Schicht 21b. Zwischen den beiden dielektrischen Schichten ist eine leitfähige Schicht 22 vorgesehen, beispielsweise eine Metallfolie bzw. eine metallisierte Schicht. Der Verbund aus den beiden dielektrischen Schichten 21a und 21b sowie der elektrisch leitfähigen Schicht 22 ergibt insgesamt das Dielektrikum 20. Der elektroaktive Elastomerwandler gemäß 4 ist dabei iterativ ausgebildet und umfasst zwei Elektrodenkörper 10 sowie zwei Dielektrika 20.
5 zeigt eine weitere Ausführungsform eines elektroaktiven Elastomerwandlers gemäß der vorliegenden Erfindung. Der dargestellte Elastomerwandler verfügt dabei über drei Dielektrika 20, die jeweils einschichtig aufgebaut sind. Beispielsweise kann hierfür eine Schicht 21 eines thermoplastischen Polymers vorgesehen sein. Zwischen jeweils zwei Dielektrika 20 ist jeweils ein Elektrodenkörper 10 eingebettet, der Strukturierungen 12 aufweist. Die Strukturierungen 12 sind im beispielhaften Fall des Elastomerwandlers gemäß 5 auf beiden Seiten des Elektrodenkörpers ausgebildet. Der Elektrodenkörper ist dabei einschichtig 11 ausgebildet und aus einem intrinsisch leitfähigen thermoplastischen Kunststoff gebildet.
6 zeigt eine Abwandlung des in 5 dargestellten Konzepts. Der beispielhafte dargestellte elektroaktive Elastomerwandler verfügt über zwei Dielektrika 20, die jeweils als eine Schicht eines thermoplastischen Kunststoffs bzw. eines Elastomers ausgebildet sind. Zwischen den beiden Dielektrika 20 ist ein Elektrodenkörper 10 eingebettet, der einen Grundkörper aus einem thermoplastischen Kunststoff aufweist. Der Grundkörper ist dabei strukturiert und weist die Strukturierungen 12 auf. An seiner Oberfläche ist der Grundkörper beidseitig metallisiert, wodurch elektrisch leitfähige Schichten 11a, 11b ausgebildet werden.
7 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektroaktiven Elastomerwandlers. Dieser Elastomerwandler kann modular aufgebaut werden, in dem wie in 7 dargestellte einzelne Fragmente I und II miteinander verbunden werden. Jedes Teil folgt mit I und II verfügt hierbei über einen dreischichtigen Aufbau. Jeweils oben dargestellt ist der strukturiert 12 ausgebildete Elektrodenkörper 10, der beispielsweise einschichtig 11 ausgebildet sein kann. Der Elektrodenkörper 10 kann dabei als Isolator (beispielsweise aus einem isolierenden thermoplastischen Kunststoff), aber auch leitfähig (beispielsweise aus einem intrinsisch leitfähigen thermoplastischen Kunststoff) ausgebildet sein. Unten anschließend an den Elektrodenkörper 10 ist eine Metallisierung 13 bzw. eine Metallfolie aufgebracht. Hieran schließt sich ein Dielektrikum 20 an, dessen beispielhafter Fall der Figur einschichtig 21 ausgebildet ist. Es kann sich hierbei beispielsweise um eine Elastomerfolie handeln.
Werden mehrere dieser Fragmente I und II übereinander gebracht und miteinander verbunden, erhält man insgesamt den elektroaktiven Elastomerwandler. Durch Stapeln dieser gleichartigen Schichtverbundelemente, d. h. der Fragmente I und II und wechselseitige Kontraktierung/Ansteuerung kann sehr einfach ein Stapelwandler aufgebaut werden.
8 zeigt dabei eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei das Formwerkzeug 30, das Strukturierungen 31 aufweist, mit einer thermoplastischen Polymerschicht in Kontakt gebracht wird und dabei die Strukturierungen 12 eingepresst werden. Das Formwerkzeug kann dabei beispielsweise als Kalanderwalze ausgebildet sein, mit der Vertiefungen in die Polymerschicht eingebracht werden.
9 zeigt ein alternatives Verfahren, bei dem analog zur 8 eine beidseitige Strukturierung einer Schicht 11 eines thermoplastischen Polymers eines Elektrodenkörpers erfolgt.
10 zeigt eine weitere Variante eines erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der ein komplexer Elektrodenkörper 10 erzeugt werden kann. Beispielsweise wird eine Metallfolie 13 beidseitig mit einem Kunststoff beschichtet, indem der Kunststoff beispielsweise aufgesprüht wird. Der Schichtverbund wird anschließend in einem Walzverfahren strukturiert, wobei die Strukturierungen 12 entstehen. Die dafür notwendigen Kräfte sind deutlich geringer als die für die Strukturierung einer reinen Metallfolie. Alternativ kann die Metallfolie mit einem thermoplastischen Kunststoff beschichtet werden und im Anschluss zum Beispiel mittels Heißpressen strukturiert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2630674 B1 [0002]

Claims

Elektroaktiver Elastomerwandler, umfassend a) mindestens zwei flächige Elektrodenkörper (10), umfassend mindestens eine erste Schicht (11, 11a, 11b) aus mindestens einem thermoplastischen Polymer, wobei mindestens eine Fläche der mindestens einen ersten Schicht (11, 11a, 11b) Strukturierungen (12), bei denen es sich um Ausnehmungen und/oder Vertiefungen handelt, wobei zumindest ein Teil der Ausnehmungen und/oder Vertiefungen einen geschlossenen Rand innerhalb der mindestens einen Fläche aufweisen, aufweist, wobei eine elektrische Leitfähigkeit des Elektrodenkörpers bereitgestellt wird durch - mindestens eine zweite Schicht (13), umfassend oder bestehend aus einem elektrisch leitfähigen Material, wobei zwischen einer der strukturierten Fläche abgewandten Fläche der mindestens einen ersten Schicht (11, 11a, 11b) und der mindestens einen zweiten Schicht (13) ein Flächenverbund besteht, und/oder - eine zumindest bereichsweise Beschichtung der mindestens einen ersten Schicht (11, 11a, 11b) mit einem elektrisch leitfähigen Material, wobei die zumindest bereichsweise Beschichtung auf die mindestens eine Fläche, die die Strukturierungen (12) aufweist, aufgebracht ist, und/oder - mindestens ein Additiv, umfassend oder bestehend aus einem elektrisch leitfähigen Material, das in das mindestens eine thermoplastische Polymer eingebracht ist, und/oder - das mindestens eine thermoplastische Polymer aufweisend eine intrinsische elektrische Leitfähigkeit; sowie b) mindestens ein flächiges Dielektrikum (20), umfassend oder bestehend aus mindestens einer ersten Elastomerschicht (21, 21a, 21b), das zwischen jeweils zwei flächigen Elektrodenkörpern (10) angeordnet ist, wobei zumindest bereichsweise ein unmittelbarer oder mittelbarer Flächenverbund zwischen den zwei flächigen Elektrodenkörpern (10) und der mindestens einen ersten Elastomerschicht (21, 21a, 21b)) besteht, wobei für den Fall, dass es sich bei den Strukturierungen (12) um Vertiefungen handelt, mindestens ein flächiger Elektrodenkörper (10) mit seiner strukturierten Fläche unmittelbar oder mittelbar mit der Elastomerschicht (21, 21a, 21b) verbunden ist, wobei im Bereich der Strukturierung (12) kein Flächenverbund zwischen dem mindestens einen flächigen Elektrodenkörper (10) und dem mindestens einen flächigen Dielektrikum (20) besteht.
Elektroaktiver Elastomerwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass 30 bis 70 %, bevorzugt 40 bis 60 %, besonders bevorzugt 45 bis 55 %, der mindestens einen Fläche der mindestens einen ersten Schicht (11, 11a, 11b), die Strukturierungen (12) aufweist, strukturiert sind.
Elektroaktiver Elastomerwandler nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass es sich bei den Strukturierungen (12) um Vertiefungen handelt, die Tiefe der Vertiefungen (t) 80 % bis 30 %, bevorzugt 70 % bis 40 %, der Schichtdicke der mindestens einen ersten Elastomerschicht (21, 21a, 21b) beträgt, und/oder für den Fall, dass es sich bei den Strukturierungen (12) um Ausnehmungen handelt, die Schichtdicke (h) der mindestens einen ersten Schicht (11, 11a, 11b) 80 % bis 30 %, bevorzugt 70 % bis 40 %, der Schichtdicke (h) der mindestens einen ersten Elastomerschicht (21, 21a, 21b) beträgt; und/oder für den Fall, dass es sich bei den Strukturierungen (12) um Vertiefungen handelt, die Vertiefungen eine Tiefe (t) von t = h*x aufweisen, wobei für den für den Fall, dass der flächige Elektrodenkörper (10) die mindestens eine zweite Schicht (13) nicht umfasst, x im Bereich von 0,01 bis 0,4 oder für den Fall, dass der flächige Elektrodenkörper (10) die mindestens eine zweite Schicht (13) umfasst, x im Bereich von 0,01 bis 1 liegt.
Elektroaktiver Elastomerwandler nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen und/oder Vertiefungen einen maximalen Durchmesser (d) im Bereich von 500 bis 5 µm, bevorzugt im Bereich von 250 bis 10 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 100 bis 20 µm, aufweisen.
Elektroaktiver Elastomerwandler nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine erste Schicht (11, 11a, 11b) eine Schichtdicke (h) im Bereich von 5 bis 500 µm, bevorzugt im Bereich von 10 bis 100 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 20 bis 50 µm, aufweist.
Elektroaktiver Elastomerwandler nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass die Leitfähigkeit der mindestens zwei flächigen Elektrodenkörpern (10) durch die mindestens eine zweite Schicht (13) bereitgestellt wird, die mindestens zwei flächigen Elektrodenkörper (10) jeweils mindestens eine weitere erste Schicht (11b) umfassen, wobei zwischen der mindestens einen ersten Schicht (11, 11a, 11b) und der mindestens einen weiteren ersten Schicht (11b) die mindestens eine zweite Schicht (13) angeordnet ist, wobei zwischen diesen Schichten ein Flächenverbund besteht, wobei die der mindestens einen zweiten Schicht (13) abgewandte Fläche der mindestens einen weiteren ersten Schicht (11b) ebenfalls Strukturierungen (12), bei denen es sich um Ausnehmungen und/oder Vertiefungen handelt, wobei zumindest ein Teil der Ausnehmungen und/oder Vertiefungen einen geschlossenen Rand innerhalb der mindestens einen Fläche aufweisen, aufweist, wobei die mindestens eine weitere erste Schicht (11b) eine Schichtdicke (h) im Bereich von 5 bis 500 µm, bevorzugt im Bereich von 10 bis 100 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 20 bis 50 um, aufweist.
Elektroaktiver Elastomerwandler nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine erste Elastomerschicht (21, 21a, 21b) eine Schichtdicke (e) der im Bereich von 5 bis 500 µm, bevorzugt im Bereich von 10 bis 250 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 20 bis 100 um, aufweist.
Elektroaktiver Elastomerwandler nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine flächige Dielektrikum (20) mindestens eine weitere erste Elastomerschicht (21b) sowie mindestens eine Metallfolie oder metallisierte Schicht (22) umfasst, wobei zwischen der mindestens einen ersten Elastomerschicht (21, 21a, 21b) und der mindestens einen weiteren ersten Elastomerschicht (21b) die mindestens eine Metallfolie oder metallisierte Schicht (22) angeordnet ist, wobei zwischen den Elastomerschichten (21a) und (21b) sowie der mindestens einen Metallfolie oder metallisierten Schicht (22) ein Flächenverbund besteht, wobei die mindestens eine erste Elastomerschicht (21b) eine Schichtdicke aufweist, die der Schichtdicke der mindestens einen ersten Elastomerschicht (21, 21a, 21b) identisch ist.
Elektroaktiver Elastomerwandler nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine thermoplastische Polymer für den Fall, dass dieses keine intrinsische elektrische Leitfähigkeit aufweist, ausgewählt ist aus Gruppe bestehend aus Polyamid, PP, PS, Polyester, wie zum Beispiel PET, PPAT, PLA, oder Mischungen hiervon; oder für den Fall, dass dieses eine intrinsische elektrische Leitfähigkeit aufweist, ausgewählt ist aus Gruppe bestehend aus Polypyrrol, Polythiophen, Polyanilin oder Mischungen hiervon.
Elektroaktiver Elastomerwandler nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitfähige Material bevorzugt ein Metall, eine Legierung oder einen metallischen Werkstoff, besonders bevorzugt Kupfer, Silber, Gold, Aluminium, Stahl, Nickel oder Mischungen hiervon umfasst oder daraus besteht.
Elektroaktiver Elastomerwandler nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine erste Elastomerschicht (21, 21a, 21b) sowie die mindestens eine weitere erste Elastomerschicht (21b) mindestens einen Kunststoff umfassen oder daraus bestehen, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyacrylischen Elastomeren; Silikonen, bevorzugt Polydimethylsiloxan; Polyurethanen; Naturkautschuk; Polymergelen und Mischungen hiervon.
Verfahren zur Herstellung von elektroaktiven Elastomerwandlern nach einem der vorangegangenen Ansprüche, bei welchem a) mindestens zwei flächige Elektrodenkörper (10), umfassend oder bestehend aus der mindestens einen ersten Schicht (11, 11a, 11b) bereitgestellt werden; b) zumindest eine Fläche der mindestens einen ersten Schicht (11, 11a, 11b) durch ein Verfahren strukturiert wird, wobei Vertiefungen und/oder Ausnehmungen zumindest bereichsweise in die Fläche der mindestens einen ersten Schicht (11, 11a, 11b) als Strukturierungen (12) eingebracht werden, wobei zumindest ein Teil der Ausnehmungen und/oder Vertiefungen in solcher Weise eingebracht werden, dass diese nach der Strukturierung einen geschlossenen Rand innerhalb des Randes der mindestens einen Fläche aufweisen; c) mindestens ein flächiges Dielektrikum (20), umfassend oder bestehend aus mindestens einer ersten Elastomerschicht (21, 21a, 21b), zwischen jeweils zwei flächigen Elektrodenkörpern (10) angeordnet wird und dabei zumindest bereichsweise ein unmittelbarer oder mittelbarer Flächenverbund zwischen den zwei flächigen Elektrodenkörpern (10) und der mindestens einen ersten Elastomerschicht (21) realisiert wird, wobei für den Fall, dass es sich bei den Strukturierungen (12) um Vertiefungen handelt, mindestens ein flächiger Elektrodenkörper (10) mit seiner strukturierten Fläche unmittelbar oder mittelbar mit der Elastomerschicht (21, 21a, 21b) verbunden wird, wobei im Bereich der Strukturierung (12) kein Flächenverbund zwischen dem mindestens einen flächigen Elektrodenkörper (10) und dem mindestens einem flächigen Dielektrikum (20) realisiert wird.
Verfahren nach dem vorangegangenen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass Verfahrensschritt b) kontinuierlich durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der beiden vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturierung (12) gemäß Verfahrensschritt b) mittels eines Umformverfahrens, bei welchem mindestens ein Formwerkzeug (30), das bevorzugt antagonistische Strukturierungen (31) gegenüber den in Verfahrensschritt b) erzeugten Strukturierungen (12) aufweist, mit der mindestens einer ersten Schicht (11a) in Kontakt gebracht wird.
Verfahren nach dem vorangegangenen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Umformverfahren um ein Walzverfahren oder Heißpressen handelt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass der flächige Elektrodenkörper (10) zusätzlich zu der mindestens einen ersten Schicht (11, 11a, 11b) die mindestens eine zweite Schicht (13) umfasst, die mindestens eine erste Schicht (11, 11a, 11b) mit der mindestens einen zweiten Schicht (13) in einen Flächenverbund gebracht wird, wobei die der mindestens einen zweiten Schicht (13) abgewandte Fläche der mindestens einen ersten Schicht (11, 11a, 11b) gemäß Verfahrensschritt b) strukturiert wird.
Verfahren nach dem vorangegangenen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Flächenverbund aus der mindestens einen ersten Schicht (11, 11a, 11b) und der mindestens einen zweiten Schicht (13) durch ein Beschichtungsverfahren, bevorzugt durch ein Sprühverfahren unter Verwendung einer Lösung oder Schmelze des mindestens einen thermoplastischen Polymers, bei welchem die Lösung oder Schmelze auf die mindestens eine zweite Schicht (13) aufgesprüht wird, realisiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass die mindestens zwei flächigen Elektrodenkörper (10) jeweils mindestens eine weitere erste Schicht (11b) umfassen, zwischen der mindestens einen ersten Schicht (11, 11a, 11b) und der mindestens einen weiteren ersten Schicht (11b) die mindestens eine zweite Schicht (13) angeordnet wird, wobei zwischen diesen Schichten ein Flächenverbund, der bevorzugt durch ein Beschichtungsverfahren, besonders bevorzugt durch ein Sprühverfahren unter Verwendung einer Lösung oder Schmelze des mindestens einen thermoplastischen Polymers, bei welchem die Lösung oder Schmelze auf einer Fläche der mindestens einen zweiten Schicht (13) zur Herstellung der mindestens einen ersten Schicht (11, 11a, 11b) und auf der dieser Fläche gegenüberliegenden Fläche zur Herstellung der mindestens einen weiteren ersten Schicht (11b) aufgesprüht wird, realisiert wird.
Verfahren nach dem vorangegangenen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die der mindestens einen zweiten Schicht (13) abgewandten Fläche der mindestens einen weiteren ersten Schicht (11b) gemäß Verfahrensschritt b) strukturiert wird, wobei die Strukturierung der mindestens einen ersten Schicht (11, 11a, 11b) sowie die Strukturierung der mindestens einen weiteren ersten Schicht (11b) bevorzugt zeitgleich erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass das mindestens eine flächige Dielektrikum (20) mindestens eine weitere erste Elastomerschicht (21b) sowie mindestens eine Metallfolie oder metallisierte Schicht (22) umfasst, wobei zwischen der mindestens einen ersten Elastomerschicht (21, 21a, 21b) und der mindestens einen weiteren ersten Elastomerschicht (21b) die mindestens eine Metallfolie oder metallisierte Schicht (22) angeordnet wird, wobei zwischen den Elastomerschichten (21a) und (21b) sowie der mindestens einen Metallfolie oder metallisierten Schicht (22) ein Flächenverbund realisiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitfähige Material bevorzugt ein Metall, eine Legierung oder ein metallischer Werkstoff, besonders bevorzugt Kupfer, Silber, Gold, Aluminium, Stahl, Nickel oder Mischungen hiervon umfasst oder daraus besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine erste Elastomerschicht (21, 21a, 21b) sowie die mindestens eine weitere erste Elastomerschicht (21b) mindestens einen Kunststoff umfassen oder daraus bestehen, der ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyacrylischen Elastomeren; Silikonen, bevorzugt Polydimethylsiloxan; Polyurethanen; Naturkautschuk; Polymergelen und Mischungen hiervon.
Verwendung von elektroaktiven Elastomeraktoren und/oder elektroaktiven Elastomerstapelaktoren hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 12 bis 22 für integrierte Kraftsensorik für Elastomerkomponenten; Sensoren in Griffflächen, bevorzugt in Werkzeugen, Sportgeräten, Tablets und Smartphones; aktive Elastomerlager für Fahrzeuganwendungen sowie Flachlautsprecher.
Flächiger Elektrodenkörper (10), umfassend mindestens eine erste Schicht (11, 11a, 11b) aus mindestens einem thermoplastischen Polymer, wobei mindestens eine Fläche der mindestens einen ersten Schicht (11, 11a, 11b) Strukturierungen (12), bei denen es sich um Ausnehmungen und/oder Vertiefungen handelt, wobei zumindest ein Teil der Ausnehmungen und/oder Vertiefungen einen geschlossenen Rand innerhalb der mindestens einen Fläche aufweisen, aufweist, wobei eine elektrische Leitfähigkeit des Elektrodenkörpers durch - mindestens eine zweite Schicht (13), umfassend oder bestehend aus einem elektrisch leitfähigen Material, wobei zwischen einer der strukturierten Fläche abgewandten Fläche der mindestens einen ersten Schicht (11, 11a, 11b) und der mindestens einen zweiten Schicht (13) ein Flächenverbund besteht; und/oder - eine zumindest bereichsweise Beschichtung der mindestens einen ersten Schicht (11, 11a, 11b) mit einem elektrisch leitfähigen Material, wobei die zumindest bereichsweise Beschichtung auf die mindestens eine Fläche, die die Strukturierungen (12) aufweist, aufgebracht ist; und/oder - mindestens ein Additiv, umfassend oder bestehend aus einem elektrisch leitfähigen Material, das in das mindestens eine thermoplastische Polymer eingebracht ist; und/oder - das mindestens eine thermoplastische Polymer aufweisend eine intrinsische elektrische Leitfähigkeit bereitgestellt wird.
Flächiger Elektrodenkörper (10) nach dem vorangegangenen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass 30 bis 80 %, bevorzugt 40 bis 70 %, der mindestens einen Fläche der mindestens einen ersten Schicht (11, 11a, 11b), die Strukturierungen (12) aufweist, strukturiert sind.
Flächiger Elektrodenkörper (10) nach einem der Ansprüche 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass es sich bei den Strukturierungen (12) um Vertiefungen handelt, die Vertiefungen eine Tiefe (t) von t = h*x aufweisen, wobei für den für den Fall, dass der flächige Elektrodenkörper (10) die mindestens eine zweite Schicht (13) nicht umfasst, x im Bereich von 0,01 bis 0,4 oder für den Fall, dass der flächige Elektrodenkörper (10) die mindestens eine zweite Schicht (13) umfasst, x im Bereich von 0,01 bis 1 liegt.
Flächiger Elektrodenkörper (10) nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen und/oder Vertiefungen einen maximalen Durchmesser (d) im Bereich von 500 bis 5 µm, bevorzugt im Bereich von 250 bis 10 µm, besonders bevorzugt Bereich von 100 bis 20 µm, aufweisen.
Flächiger Elektrodenkörper (10) nach einem den Ansprüchen 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine erste Schicht (11, 11a, 11b) eine Schichtdicke (h) im Bereich von 5 bis 500 µm, bevorzugt im Bereich von 10 bis 100 µm, besonders bevorzugt im Bereich von 20 bis 50 µm, aufweist.
Flächiger Elektrodenkörper (10) nach den Ansprüchen 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine thermoplastische Polymer für den Fall, dass dieses keine intrinsische elektrische Leitfähigkeit aufweist, ausgewählt ist aus Gruppe bestehend aus Polyamid, PP, PS, Polyester, wie zum Beispiel PET, PPAT, PLA, oder Mischungen hiervon.
Flächiger Elektrodenkörper (10) nach den Ansprüchen 24 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitfähige Material bevorzugt ein Metall, eine Legierung oder einen metallischen Werkstoff, besonders bevorzugt Kupfer, Silber, Gold, Aluminium, Stahl, Nickel oder Mischungen hiervon umfasst oder daraus besteht.
Flächiger Elektrodenkörper (10) nach den Ansprüchen 24 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine thermoplastische Polymer für den Fall, dass dieses eine intrinsische elektrische Leitfähigkeit aufweist, ausgewählt ist aus Gruppe bestehend aus Polypyrrol, Polythiophen, Polyanilin oder Mischungen hiervon.