Schrumpffolien mit Griff
The classic childhood toy, Shrinky Dinks, is being repurposed as grippers that could be used in soft robotics. Image: American Chemical Society
Kennen Sie diese Folien aus Polysytrol, Shrinky Dinks genannt, die man bemalen, zu Formen ausschneiden und im Backofen erhitzen kann, wobei sie zu kleineren, dafür aber dickeren Kunststoffstücken zusammenschrumpfen? Wissenschaftler haben sich diese Materialien und den genannten Effekt genauer angeschaut und etwas technisch höchst interessantes entwickelt. Sie berichten darüber im Fachmagazin ACS Applied Polymer Materials. Einen Film bei Youtube gibt es hier.
Shrinky Dinks durchlaufen eine dramatische Transformation, handelt es sich doch um Polymere mit Formgedächtnis. Die Hersteller dehnen die Platten aus Polystyrol vor, so dass sie bei Erwärmung über 100 °C auf ihre frühere Größe zurückschrumpfen. Michael Dickey, Jan Genzer und seine Kollegen fragten sich, ob sie diese Eigenschaften ausnutzen könnten, um preiswerte Greifer herzustellen, die stärker sind und ihre Form besser behalten als andere weiche Materialien, die zu diesem Zweck verwendet werden, Hydrogele oder Elastomere etwa.
Um dies herauszufinden, verwendeten die Forscher einen Tintenstrahldrucker, um schwarze Tinte in verschiedenen Formen auf die Oberfläche von Styroporplatten aufzubringen. Wenn die Forscher die ausgeschnittenen Formen mit einem Infrarotlicht beleuchteten, erwärmten sich die eingefärbten Bereiche schneller als die farblosen Bereiche, so dass sich das Polystyrol um das zu greifende Objekt wickelte, beispielsweise eine Sechskantschraube. Durch das Entfernen des Lichts wurde die Form des Greifers arretiert. Das Team zeigte, dass Greifer, die für Farbmuster, Geometrie und Anzahl der Paneele optimiert wurden, Objekte vor dem mechanischen Versagen mehrere Minuten lang das 24.000-fache oder monatelang das 5.000-fache ihrer eigenen Masse im aufgehängten Zustand halten können. Starke Folien, oder?
Referenz
Amber M Hubbard et al., Shrink Films Get a Grip, ACS Appl. Polym. Mater., Article ASAP,
DOI: 10.1021/acsapm.9b00106