See veebileht kasutab küpsiseid kasutaja sessiooni andmete hoidmiseks. Veebilehe kasutamisega nõustute ETISe kasutustingimustega. Loe rohkem
Olen nõus
"Eesti Teadusfondi uurimistoetus" projekt ETF8553
ETF8553 "Elektromehaaniliselt aktiivsete polümeersete komposiitmaterjalide füüsikalise mudeli arendamine (1.01.2011−31.12.2014)", Alvo Aabloo, Tartu Ülikool, Loodus- ja tehnoloogiateaduskond, Tartu Ülikooli Tehnoloogiainstituut.
ETF8553
Elektromehaaniliselt aktiivsete polümeersete komposiitmaterjalide füüsikalise mudeli arendamine
Development of physical model for electromechanically active polymer composite materials
1.01.2011
31.12.2014
Teadus- ja arendusprojekt
Eesti Teadusfondi uurimistoetus
ETIS klassifikaatorAlamvaldkondCERCS klassifikaatorFrascati Manual’i klassifikaatorProtsent
4. Loodusteadused ja tehnika4.12. Protsessitehnoloogia ja materjaliteadusT150 Materjalitehnoloogia2.3. Teised tehnika- ja inseneriteadused (keemiatehnika, lennundustehnika, mehaanika, metallurgia, materjaliteadus ning teised seotud erialad: puidutehnoloogia, geodeesia, tööstuskeemia, toiduainete tehnoloogia, süsteemianalüüs, metallurgia, mäendus, tekstiilitehnoloogia ja teised seotud teadused).34,0
4. Loodusteadused ja tehnika4.10. FüüsikaP250 Tahke aine: struktuur, termilised ja mehhaanilised omadused, kristallograafia, phase equilibria1.2. Füüsikateadused (astronoomia ja kosmoseteadus, füüsika ja teised seotud teadused)33,0
4. Loodusteadused ja tehnika4.12. Protsessitehnoloogia ja materjaliteadusT152 Komposiitmaterjalid2.3. Teised tehnika- ja inseneriteadused (keemiatehnika, lennundustehnika, mehaanika, metallurgia, materjaliteadus ning teised seotud erialad: puidutehnoloogia, geodeesia, tööstuskeemia, toiduainete tehnoloogia, süsteemianalüüs, metallurgia, mäendus, tekstiilitehnoloogia ja teised seotud teadused).33,0
PerioodSumma
01.01.2011−31.12.201111 040,00 EUR
01.01.2012−31.12.201211 040,00 EUR
01.01.2013−31.12.201311 040,00 EUR
01.01.2014−31.12.201411 040,00 EUR
44 160,00 EUR

Elektroaktiivsed polümeerid (EAP) on polümeermaterjalid, mis muudavad oma kuju (painduvad või paisuvad), kui pinge on kohaldatud. Neid saab kasutada aktuaatorite, sensorite või energiakorje seadmetena. Neid materjale kutsutakse ka kunstlihasteks. Oleme hiljuti välja arendanud ioonvedelik/karbiidse süsiniku ja tefloni baasil uudsed materjalid nii lineaarse kui painduva täituri jaoks. Nende täiturite tööd pole võimalik täielikult kirjeldada olemasolevate mudelite baasil. Peamisteks teadusuuringute eesmärkideks projektis on: • Arendada põhilist arusaama taoliste materjalide tööpõhimõtete kohta multiskalaarsete arvutisimulatsioonide abil. • Arendada välja materjalide füüsikaline mudel. Mudel peaks olema võimaldama selgitada elektromehaanilisi omadusi baseerudes füüsikalis-keemilistel parameetritel. Me kasutame DFT, DFT dünaamika, molekuaardünaamika, reaktsioonidünaamika simulatsioonimeetodeid. Mudelit kontrollitakse lõplike elementide meetodi simulatsiooni tulemuste ning eksperimentaalsete elektromehaaniliste mõõtmistulemuste võrdluse kaudu. Modeleerimisest saadud ideed kontrollitakse eksperimentaalselt materjale valmistades ning nende elektromehaanilisi omadusi mõõtes.
Electroactive polymers (EAP) are polymer materials which change their shape (bend or have a linear motion) when voltage is applied. They can be used as actuators, sensors or energy harvesting devices. Actuators can undergo a significant amount of deformation while sustaining large forces. These materials are also called as artificial muscles. We have recently proposed a novel bending and linear actuator design based on carbide derived carbon electrodes swelled with ionic liquid. We were not able to explain actuation properties based on current charging theories. The main research goals of the project are: • To develop fundamental understanding of CIL-EAP actuation mechanisms by computer simulations • To develop physical model of materials. The model should be able explain electromechanical properties based chemo-physical parameters necessary to take into account to get fully functional model. We will use first principles DFT modeling, DFT-based finite-temperature dynamics simulations, develop forcefields for molecular dynamics and run such simulations, perform reactive force field dynamics simulations and propose complete physical model for actuators (bending and linear). Results will be verified by comparing using finite element analyses results with experimental electromechanical data. Experimental design of actuators based on research ideas originated from modeling and verification of expected results by electromechanical measurements will be performed.
Ioonjuhtivaid polümeer-metall komposiitmaterjale (edaspidi lühendatud IPMC ehk ionic polymer-metal composite) on uuritud juba pikka aega. Võimalikeks kasutusaladeks on vaiksed aktuaatorid või sensorid. IPMC eelised teiste elektroaktiivsete polümeeride ees on töötamine madalal pingel (1...5V), suur paindeulatus, ja toimimine veekeskkonnas. Et materjali toimimisest aru saada, on vajalik füüsikal baseeruvat mudelit. Sellest lähtuvalt on välja töötatud Poisson-Nernst-Planck-Navier võrranditel baseeruv mudel, mis baseerub füüsikalistel printsiipidel. Käesolev töö arendas välja arvutusmeetodi ja annab ülevaate uudsest hp-FEM (finite element method) ehk hp lõplike elementide meetodist ja sellel baseeruvast IPMC mudelist. Teiseks uuritakse IEAP laminaati konfiguratsioonis, mis vastab selle kasutamisele elektromehaanilise täiturina, kuid seda painutati välise jõuga. Painutamise tulemusena genereeris IEAP elektrilaengut proportsionaalselt painutuse ulatusega.