Dielektrische Elastomere und Kongo-Spitzmäuse: Unterschied zwischen den Seiten
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== Einführung == |
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{{Taxobox |
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| Taxon_WissName = Congosorex |
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| Taxon_Rang = Gattung |
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| Taxon_Autor = Heim de Balsac & Lamotte, 1956 |
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| Taxon2_WissName = Myosoricinae |
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| Taxon2_Rang = Unterfamilie |
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| Taxon3_Name = Spitzmäuse |
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| Taxon3_WissName = Soricidae |
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| Taxon3_Rang = Familie |
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| Taxon4_Name = Insektenfresser |
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| Taxon4_WissName = Eulipotyphla |
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| Taxon4_Rang = Ordnung |
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| Taxon5_WissName = Laurasiatheria |
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| Taxon5_Rang = Überordnung |
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| Taxon6_Name = Höhere Säugetiere |
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| Taxon6_WissName = Eutheria |
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| Taxon6_Rang = Unterklasse |
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| Bild = |
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| Bildbeschreibung = |
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'''''Congosorex''''' ist eine im zentralen Afrika lebende [[Spitzmäuse|Spitzmausgattung]] mit zwei Arten. |
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Dielektrische Elastomere (DE) sind adaptive Materialsysteme, welche hohe [[Dehnung]]en (bis zu 300%) erzeugen können. Sie gehören zur Gruppe der [[Elektroaktive Polymere|elektroaktiven Polymere]] (EAP). Basierend auf ihrem einfachen Funktionsprinzip wandeln dielektrische Elastomer-[[Aktor]]en (DEA) elektrische Energie direkt in mechanische Arbeit um. DE sind sehr leicht, haben eine hohe elastische Energiedichte und werden seit Ende der 90er-Jahren erforscht. Viele potentielle Anwendungen befinden sich derzeit im Prototypenstadium. Im Frühjahr findet jedes Jahr in San Diego eine SPIE-Konferenz statt, an der die neusten Forschungsresultate auf dem Gebiet DEA ausgetauscht werden. |
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Diese Spitzmäuse ähneln im Körperbau den nah verwandten [[Afrikanische Waldspitzmäuse|Afrikanischen Waldspitzmäusen]], als deren Untergattung sie früher geführt wurden. Ihr Fell ist bräunlich gefärbt. Über die Lebensweise dieser Tiere ist wenig bekannt, ihr Lebensraum sind Regenwälder. |
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[[Bild:Funktionsprinzip_Dielektrische_Elastomere_2.gif|framed|Funktionsprinzip eines dielektrischen Elastomer-Aktors. Ein Elastomerfilm wird beidseitig mit Elektroden beschichtet. Die Elektroden werden an einen elektrischen Schaltkreis angelegt. Durch Anbringen einer elektrischen Spannung <math>U</math> stellt sich der elektrostatische Druck <math>p_{el}</math> ein. Der Elastomerfilm wird in Dickenrichtung zusammengedrückt und dehnt sich seitlich aus. Beim Kurzschliessen des Schaltkreises geht der Elastomerfilm wieder in seinen Ursprungszustand zurück.]] |
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Es werden zwei Arten unterschieden: |
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* ''Congosorex verheyeni'' wurde erst im Jahr 2002 wissenschaftlich beschrieben und ist von elf Exemplaren bekannt, die in der Demokratischen Republik Kongo und in der [[Zentralafrikanische Republik|Zentralafrikanischen Republik]] gefunden wurden. Diese Art erreicht eine Kopfrumpflänge von rund 60 Millimetern, eine Schwanzlänge von rund 20 Millimetern und ein Gewicht von rund 7 Gramm. |
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* ''Congosorex polli'' ist nur von einem einzigen Exemplar bekannt, das in den 1950er-Jahren in der [[Demokratische Republik Kongo|Demokratischen Republik Kongo]] gefunden wurde. Sie ist etwas größer als ''C. verheyeni'' und hat einen längeren Schwanz. Der Gefährdungsgrad dieser Art ist nicht bekannt, die IUCN listet sie unter „zuwenig Daten vorhanden“ (''Data deficient''). |
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==Literatur== |
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== Funktionsprinzip == |
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* Ronald M. Nowak: ''Walker's Mammals of the World''. The Johns Hopkins University Press, Baltimore 1999, ISBN 0-8018-5789-9. |
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* Don E. Wilson, DeeAnn M. Reeder (Hrsg.): ''[[Mammal Species of the World]]''. 3. Ausgabe. The Johns Hopkins University Press, Baltimore 2005, ISBN 0-8018-8221-4. |
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* Hutterer, R., Barrière, P. & Colyn, M. 2002. A new myosoricine shrew from the Congo Basin referable to the forgotten genus ''Congosorex'' (Mammalia: Soricidae). Bulletin de l'Institut Royal des Sciences Naturelles de Belgique, Biologie 71(Suppl.):7-16. |
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Ein DEA ist im Prinzip ein nachgiebiger elektrostatischer [[Kondensator]] (siehe Bild). Ein passiver [[Elastomer]]film wird zwischen zwei nachgiebigen [[Elektroden]] eingeklemmt. Wenn eine [[elektrische Spannung]] <math>U</math> angelegt wird, ziehen sich die gegenüberliegenden Elektroden aufgrund des elektrostatischen Druckes <math>p_{el}</math> (Coulomb-Kräfte) an. Der inkompressible Elastomerfilm wird in Dickenrichtung zusammengedrückt und dehnt sich in seitlicher Richtung aus. Der äquivalente elektromechanische Druck <math>p_{eq}</math> ist doppelt so gross wie der elektrostatische Druck <math>p_{el}</math> und lässt sich berechnen als |
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* [http://www.iucnredlist.org/search/search.php?freetext=congosorex&modifier=phrase&criteria=wholedb&taxa_species=1 Gefährdungsgrad der einzelnen Arten auf der Roten Liste der IUCN] |
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<center><math>p_{eq}=\varepsilon_0\varepsilon_r\frac{U^2}{z^2}</math></center> |
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[[Kategorie:Soricidae]] |
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[[fr:Congosorex]] |
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Wobei <math>\varepsilon_0</math> die [[Permittivität des Vakuums]], <math>\varepsilon_r</math> die [[Dielektrizitätskonstante]] und z die Schichtdicke des Elastomerfilms ist. Uebliche unidirektionale Dehnungen von DEA liegen bei 10-35%, Maximalwerte gehen bis zu 300%. |
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[[nl:Congospitsmuizen]] |
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== Materialien == |
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Als Elastomer-Materialien werden häufig [[Silikon]]e oder [[Acryl]]e verwendet. Besonders das akrylische Elastomer VHB 4910 von der Firma 3M wird in der Forschung häufig verwendet, weil es bis anhin die grössten Dehnungen (bis zu 300%) gezeigt hat. Grundsätzlich gibt es folgende Anforderungen an ein Elastomer welches als DEA eingesetzt wird: |
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*Das Material sollte einen tiefen [[Elastizitätsmodul]] haben (insbesondere wenn hohe Dehnungen erwünscht sind) |
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*Die [[Dielektrizitätskonstante]] sollte hoch sein |
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*Die [[Durchschlagsfestigkeit]] sollte hoch sein. |
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Eine Möglichkeit zur Erhöhung der Durchschlagfestigkeit liegt in der mechanischen Vordehnung der Folie. Weitere Gründe für die Vordehnung des Elastomers sind folgende: |
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*Die Schichtdicke nimmt ab. Dadurch wird eine tiefere elektrische Spannung benötigt, um den gleichen elektrostatischen Druck zu erzeugen |
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*Druckspannungen in seitlicher Richtung, welche zu Versagen des Aktors führen können, werden dadurch vermieden. |
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Die Elastomere zeigen ein visko-hyperlastisches Verhalten. Für die Berechnung solcher Aktoren werden Modelle benötigt, welche sowohl [[Gummielastizität]] als auch [[Viskoelastizität]] beschreiben. Für die Elektrode werden in der Forschung verschiedene Materialien (z.B. Graphitpulver, Silikonöl-Graphitgemische, Goldelektroden, etc) verwendet. Die Elektrode sollte gut elektrisch leitend und nachgiebig sein. Die Nachgiebigkeit der Elektrode ist wichtig, damit das Elastomer bei der Ausdehnung von der Elektrode nicht behindert wird. |
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== Konfigurationen und Anwendungen == |
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Es gibt verschiedene Konfigurationen und Anwendungen für dielektrische Elastomere: |
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*Planare Aktoren: Ein planarer Aktor ist eine Folie welche mit 2 Elektroden beschichtet ist. Anhand von planaren Aktoren ist das Prinzip von DEA ersichtlich. |
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*Gerollte Aktoren: Beschichtete Elastomerfolien werden um eine Achse herum aufgerollt. Bei der Aktivierung stellt sich eine Kraft und eine Dehnung in axialer Richtung ein. Die Anwendung solcher gerollter Aktoren sind künstliche Gelenke für Menschen ([[Prothetik]]) und [[Robotik|Robotergelenke]]. |
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*Schalenförmige Aktoren: Planare Elastomerfolien werden an bestimmten Stellen beschichtet, so dass verschiedene Elektrodenzellen vorhanden sind. Durch gezielte Ansteuerung dieser Zellen mit der elektrischen Spannung, können die Folien komplexe dreidimensionale Formen annehmen. Schalenförmige Aktoren können für den Antrieb von Fahrzeugen im Wasser oder Luft verwendet werden, z.B. ein [[Prallluftschiff]]. |
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*Stapel-Aktoren: Durch Aufschichtung von mehreren planaren Aktoren kann eine höhere Kraft und Verschiebung erzeugt werden. Insbesondere kann durch die Aktivierung eine Zugspannung im Aktor und somit eine Verkürzung des Aktors erzeugt werden. |
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http://www.empa.ch/plugin/template/empa/*/39 <br /> |
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http://www.esnam.eu |
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[[Kategorie:Makromolekulare Chemie]] |
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[[en:Dielectric elastomers]] |
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Version vom 20. Oktober 2007, 17:06 Uhr
| Congosorex | ||||||||||||
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| Systematik | ||||||||||||
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| Wissenschaftlicher Name | ||||||||||||
| Congosorex | ||||||||||||
| Heim de Balsac & Lamotte, 1956 |
Congosorex ist eine im zentralen Afrika lebende Spitzmausgattung mit zwei Arten.
Diese Spitzmäuse ähneln im Körperbau den nah verwandten Afrikanischen Waldspitzmäusen, als deren Untergattung sie früher geführt wurden. Ihr Fell ist bräunlich gefärbt. Über die Lebensweise dieser Tiere ist wenig bekannt, ihr Lebensraum sind Regenwälder.
Es werden zwei Arten unterschieden:
- Congosorex verheyeni wurde erst im Jahr 2002 wissenschaftlich beschrieben und ist von elf Exemplaren bekannt, die in der Demokratischen Republik Kongo und in der Zentralafrikanischen Republik gefunden wurden. Diese Art erreicht eine Kopfrumpflänge von rund 60 Millimetern, eine Schwanzlänge von rund 20 Millimetern und ein Gewicht von rund 7 Gramm.
- Congosorex polli ist nur von einem einzigen Exemplar bekannt, das in den 1950er-Jahren in der Demokratischen Republik Kongo gefunden wurde. Sie ist etwas größer als C. verheyeni und hat einen längeren Schwanz. Der Gefährdungsgrad dieser Art ist nicht bekannt, die IUCN listet sie unter „zuwenig Daten vorhanden“ (Data deficient).
Literatur
- Ronald M. Nowak: Walker's Mammals of the World. The Johns Hopkins University Press, Baltimore 1999, ISBN 0-8018-5789-9.
- Don E. Wilson, DeeAnn M. Reeder (Hrsg.): Mammal Species of the World. 3. Ausgabe. The Johns Hopkins University Press, Baltimore 2005, ISBN 0-8018-8221-4.
- Hutterer, R., Barrière, P. & Colyn, M. 2002. A new myosoricine shrew from the Congo Basin referable to the forgotten genus Congosorex (Mammalia: Soricidae). Bulletin de l'Institut Royal des Sciences Naturelles de Belgique, Biologie 71(Suppl.):7-16.