Elektroadhäsion [ 1 ] ist der elektrostatische Effekt der Anziehung zwischen zwei Oberflächen unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes . [ 2 ] Anwendungen umfassen die Fixierung von Papier auf Plotteroberflächen , die robotergestützte Greiftechnik (elektrostatische Greifer), elektroadhäsive Displays [ 3 ] usw. Es wurden Klemmdrücke im Bereich von 0,5 bis 1,5 N /cm² ( 0,8 bis 2,3 psi ) angegeben. [ 4 ] Derzeit beträgt der maximal durch Elektroadhäsion erreichbare Seitendruck 85,6 N/ cm² . [ 5 ]

Ein elektroadhäsives Pad besteht aus leitfähigen Elektroden, die auf einem Polymersubstrat angebracht sind . Werden an benachbarten Elektroden abwechselnd positive und negative Ladungen induziert, erzeugt das resultierende elektrische Feld entgegengesetzte Ladungen auf der Oberfläche, die das Pad berührt, und bewirkt so eine elektrostatische Adhäsion zwischen den Elektroden und den induzierten Ladungen im berührten Oberflächenmaterial. [ 6 ]

Elektroadhäsion lässt sich grob in zwei Grundformen unterteilen: die Adhäsion an elektrisch leitenden Materialien, bei der die allgemeinen Kapazitätsgesetze gelten ( D = E ε), und die Adhäsion an elektrisch isolierenden Materialien, bei denen die fortgeschrittenere Theorie der Elektrostatik ( D = E ε + P ) Anwendung findet. [ 7 ] In der Praxis führen Oberflächenunebenheiten wie Welligkeit , Falten und Rauheit zu Luftspalten. Einige Modelle berücksichtigen diese Effekte durch die Integration einer Schicht, die diese Luftspalte repräsentiert. [ 8 ]

In letzter Zeit hat die Elektroadhäsion sowohl in der Wissenschaft als auch in der Industrie zunehmend an Bedeutung gewonnen. Sie wird für Anwendungen in verschiedenen Bereichen vorgeschlagen, darunter Greifvorrichtungen [ 9 ] , Kletterroboter [ 10 ] , VR-Haptik [ 11 ] und Mechanismen mit variabler Steifigkeit [ 12 ] .

Referenzen

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  2. ^ Mici, Joni; Ko, Jang Won; West, Jared; Jaquith, Jeffrey; Lipson, Hod (01.05.2019). „Parallele elektrostatische Greifer für die Schichtmontage“ . Additive Manufacturing . 27 : 451–460 . doi : 10.1016/j.addma.2019.03.032 . ISSN 2214-8604 . 
  3. ^ AliAbbasi, Easa; Martinsen, Ørjan Grottem; Pettersen, Fred-Johan; Colgate, James Edward; Basdogan, Cagatay (2024). „Experimentelle Bestimmung der Spaltdicke und der elektrostatischen Kräfte zwischen Kontaktflächen unter Elektroadhäsion“ . Advanced Intelligent Systems . 6 (4) 2300618. doi : 10.1002/aisy.202300618 . Abgerufen am 14.06.2024 .
  4. ^ „Elektroadhäsive Oberflächenkletterroboter“ . SRI International . Archiviert vom Original am 03.07.2013 . Abgerufen am 01.07.2013 .
  5. ^ Wei, Daiyue; Xiong, Quan; Dong, Jiufeng; Wang, Huacen; Liang, Xuanquan; Tang, Shiyu; Xu, Xinwei; Wang, Hongqiang; Wang, Hong (2023-06-01). „Elektrostatische Haftkupplung mit extrem hoher Kraftdichte durch MXene-Poly(Vinylidenfluorid–Trifluorethylen–Chlortrifluorethylen)-Komposite“ . Soft Robotics . 10 (3): 482–492 . Bibcode : 2023SoftR..10..482W . doi : 10.1089/soro.2022.0013 . ISSN 2169-5172 . PMID 36318822 .  
  6. ^ „Elektroadhäsion“ . SRI International . Archiviert vom Original am 03.04.2014 . Abgerufen am 08.05.2014 .
  7. ^ „Eine kurze Geschichte der Elektroadhäsion“ (PDF) . mechatronics.org . Abgerufen am 6. Januar 2014 .
  8. ^ Wang, Hongqiang. "Comprehensive Model of Laminar Jamming Variable Stiffness Driven by Electrostatic Adhesion_supp2-3319650.mp4". doi : 10.1109/tmech.2023.3319650/mm1 .{{cite journal}}: Zeitschrift zitieren erfordert |journal=( Hilfe )
  9. ^ Schaler, Ethan W.; Ruffatto, Donald; Glick, Paul; Weiß, Victor; Parness, Aaron (September 2017). „Ein elektrostatischer Greifer für flexible Objekte“ . 2017 IEEE/RSJ Internationale Konferenz über intelligente Roboter und Systeme (IROS) . IEEE. S.  1172–1179 . doi : 10.1109/iros.2017.8202289 . ISBN 978-1-5386-2682-5Die
  10. ^ Wang, Hongqiang; Yamamoto, Akio (2017). „Analysen und Lösungen für das Knicken dünner und flexibler elektrostatischer Raupenkletterroboter“. IEEE Transactions on Robotics . 33 (4): 889–900 . doi : 10.1109/TRO.2017.2690302 .
  11. Xiong , Quan; Liang, Xuanquan; Wei, Daiyue; Wang, Huacen; Zhu, Renjie; Wang, Ting; Mao, Jianjun; Wang, Hongqiang (2022). „So-EAGlove: VR-Haptikhandschuh mit kraftsteuerbaren elektrostatischen Haftbremsen zur Erzeugung von Weichheitsempfindungen“. IEEE Transactions on Robotics . 38 (6): 3450–3462 . Bibcode : 2022ITRob..38.3450X . doi : 10.1109/TRO.2022.3172498 .
  12. ^ Chen, Cheng; Fan, Dongliang; Ren, Hongliang; Wang, Hongqiang (2024). „Umfassendes Modell der laminaren Blockierung mit variabler Steifigkeit, angetrieben durch elektrostatische Adhäsion“. IEEE /ASME Transactions on Mechatronics . 29 (3): 1670–1679 . Bibcode : 2024IATM...29.1670C . doi : 10.1109/TMECH.2023.3319650 .

Weiterführende Literatur

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