Elektroaktiv

Elektroaktiv (electroactive) bezeichnet Materialien oder Systeme, deren Eigenschaften sich durch elektrische Stimulation verändern oder die auf solche Stimuli hin elektrische Signale erzeugen. Der Begriff wird in der Chemie, Materialwissenschaft und Technik verwendet und umfasst elektrochemische, optische und mechanische Reaktionen, die durch angelegte Potenziale beeinflusst werden.

In der Chemie bezieht sich elektroaktiv oft auf redoxaktive Verbindungen, die unter elektrischer Spannung zu Änderungen in Struktur, Ladung oder Farbe fähig sind. In der Materialwissenschaft umfasst der Begriff elektroaktive Polymere (EAPs), elektrochrome Materialien und andere Substanzen, bei denen durch Ionentransport, Redox-Prozesse oder Feldwirkung Verformungen, Farbwechsel oder Änderungen der Leitfähigkeit auftreten. Typische Phasen sind reversible Änderungen der mechanischen Eigenschaften, der Optik oder der elektrischen Leitfähigkeit.

Zu den gängigen Klassen elektroaktiver Materialien gehören leitfähige Polymere wie Polypyrrol, Polyanilin und Poly(3,4-ethylenedioxythiophen) (PEDOT), die sich durch elektrischen Felder ausdehnen oder zusammenziehen oder ihre Farbe ändern können. Elektrochrome Materialien wie Wolframtrioxid (WO3) wechseln bei Spannung die Farbe. Ionische Polymer-Metall-Verbundstoffe (IPMCs) demonstrieren Dehnung oder Biegung durch Ionentransport in der Polymermatrix.

Anwendungen liegen in der Entwicklung von Soft Actuators und künstlichen Muskeln, Sensoren, haptischen Geräten, Smart Windows und Displays sowie in medizinischen Geräten. Elektroaktive Materialien bieten Potenzial für kompakte, leichtgewichtige Antriebstechnik und adaptive optische Systeme, stehen aber vor Herausforderungen wie Energieeffizienz, Zyklenstabilität, Geschwindigkeit und Herstellbarkeit.

Siehe auch: Elektrochemie, leitfähige Polymere, elektrochrome Materialien.