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Einsatz künstlicher Muskeln in der Industrie ist in Reichweite

  • Narkose
  • Histamin
  • Während Implantate – seien es künstliche Schließmuskeln oder perestaltische Pumpen im Bereich des Verdauungstraktes – nach Kovacs Ansicht noch Zukunftsmusik sind, sieht er Industrieeinsätze in Reichweite. Am EMPA hat er den Prototypen eines Pneumatik-Ventils entwickelt, das sich seit geraumer Zeit im industriellen Umfeld bewährt. "Es hat eine ganze Reihe von Vorteilen", erklärt er. Neben komplett lautlosem Betrieb, direkter Ansteuerbarkeit, klaren Vorteilen bei Kosten und Bauraum sei es robust und energieeffizient. "Wir erreichen mehrere 10 Mio. Zyklen. Es ist ja im Prinzip nicht viel mehr, als ein Stück Silikon, das sich bewegt", sagt der Forscher. Zudem brauche es im Normalfall keinen Strom. Nur zum Umschalten müssen die Elektroden jeweils geladen oder gezielt entladen werden.

    Der Schweizer Forscher sieht das Potenzial der künstlichen Muskeln in der Ventil-Aktorik oder in simplen Stellmotoren, wie sie in Autos dutzendfach verbaut werden, längst nicht erschöpft. "Es ist generell möglich, elektroaktive Polymere auch generatorisch zu nutzen, um Energie aus zyklisch auftretenden Bewegungen zu gewinnen", erklärt er. So könnten dereinst extrem günstige, dezentrale Wellenkraftwerke realisiert werden. Der Fantasie, wo die simplen, billigen Polymer-Generatoren noch überall Strom erzeugen könnten, sind keine Grenzen gesetzt.

    Für Kovacs steht und fällt die weitere Entwicklung der "Muskeln" mit der Produktionstechnik und der Materialforschung. "Gerade die Elektroden müssen extreme Anforderungen erfüllen", gibt er zu bedenken. Sie müssen höchst elastisch und auch im verformten Zustand voll leitfähig bleiben. Um das zu erreichen, experimentieren die Forscher unter anderem mit Kohlenstoff-Nanopartikeln, -fasern und -röhrchen oder mit metallisch dotierten Kunststoffen. Wo
    gerade bei Letzteren das Problem unerwünschter Agglomerationen auftritt – die Metallpartikel wandern und klumpen.

    Hier setzt Gerhard mit seinen Forschungen in Potsdam an. "Wir arbeiten daran, die sogenannte Dielektrizitätskonstante im Material zu vergrößern", berichtet er. Denn das erlaube bei gleicher elektrischer Spannung höhere Aufladung der positiv und negativ geladenen Elektroden. Dafür bauen die Forscher in Kooperation mit dem benachbarten Fraunhofer Institut für angewandte Polymerforschung sogenannte Dipole in die Elastomerketten ein. Das verhindert unerwünschte Agglomeration, denn die Partikel stecken quasi in der chemischen Zwangsjacke. "Wir erreichen damit eine Steigerung der Dielektrizitätskonstante um einen Faktor zwei bis drei", freut sich der Physiker. Die Anreicherung mit den Dipolen sei im Zuge der ohnehin nötigen Vernetzung der Elastomer-Ketten machbar und funktioniere praktisch ohne Rückstände. "Gerade Letzteres ist wichtig, da bei Verunreinigungen die elektrische Leitfähigkeit im Elastomer steigen würde – und genau das ist ja im Sinne hoher Feldstärken unerwünscht", erklärt er.

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  • Zufrieden mit ihrem gemeinsamen Wahlprogramm: Angela Merkel und Horst Seehofer am Montag in Berlin

    Nach langem Streit zwischen Kanzlerin Angela Merkel und dem CSU-Vorsitzende  Horst Seehofer  beschließt die Union in demonstrativer Einigkeit ihr Wahlprogramm. Es geht um mehr Arbeit, mehr Geld, mehr Sicherheit – und Horst Seehofer sieht „ein sehr kräftiges Band der Gemeinsamkeit zwischen CDU und CSU“. “Ich bin so froh, mit dem was da drin steht“, sagte er am Montag.

    Die zentralen Punkte des Wahlprogramms im Überblick:

    Steuerentlastungen
    Das Volumen soll deutlich mehr als 15 Milliarden Euro bei der Einkommensteuer betragen. Der Spitzensteuersatz von 42 Prozent soll künftig erst ab einem zu versteuernden Jahreseinkommen von 60.000 Euro greifen (bisher 54.000 Euro). Der Kinderfreibetrag (bisher 7356 Euro) soll in zwei Schritten bis zum Grundfreibetrag für Erwachsene (derzeit 8820 Euro) angehoben werden – die Union will sich aber nicht auf ein genaues Zieldatum festlegen.

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    Kindergeld
    Um Gutverdiener nicht zu bevorzugen, soll zugleich das Kindergeld um 25 Euro erhöht werden. Für das erste und das zweite Kind werden aktuell 192 Euro Kindergeld pro Monat gezahlt, für das dritte Kind 198 Euro, ab Kind Nummer vier gibt es jeweils 223 Euro.

    Solidaritätszuschlag
    Die Union verspricht den Abbau des Solidaritätszuschlags für alle ab dem Jahr 2020, legt sich aber nicht wie ursprünglich diskutiert auf eine Abschaffung bis 2030 fest.

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