Eingebettete (mikro)-fluidische Netzwerke in weichen Materialsystemen: Ein Weg zu adaptiven Prozessen, Selbstregulierung und Selbstreparatur
Weiche Materialien, die sich auf unterschiedlichen Größenordnungen dynamisch und elastisch verformen können, sind interessante Kandidaten für den Einsatz in verschiedensten Anwendungen, wie etwa anpassungsfähige Optiken, flexible Elektronik und weiche Robotik. Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung von Systemen aus weichen Materialien mit eingebetteten (mikro)-fluidischen Netzwerken, die zu Rückkopplungs-, Regulierungs- und Anpassungsprozessen fähig sind. Als Inspirationsquellen dienen dabei röhrenförmige Netzwerke in der Natur, wie z. B. Blutgefäße in Tieren und Leitgefäße in Pflanzen.
Energie- und Informationsfluss innerhalb dieser Materialsysteme lassen sich entsprechend Art und Stärke von äußeren Reizen entweder konzentrieren oder verteilen. Dies geschieht durch spezielle Strukturen der eingebetteten Netzwerke und druckabhängige, sich lokal unterscheidende Elastizitäten. Um die Funktionalität und Rückkopplungsverhalten der Materialsysteme zu erhöhen, werden die Netzwerke aktiv beschnitten. Durch die Kombination von Fluiddynamik, kapillaren und osmotischen Kräften und Elastizität des umgebenden Materials lässt sich ein komplexes Verhalten erzeugen, das sowohl auf interne als auch externe Reize reagiert. Weiche Materialsysteme mit eingebetteten fluidischen Netzwerken bieten eine vielseitige Plattform für den Transport von Materialien, Energie und Informationen, sowie für das Auslösen adaptiver Prozesse, Selbstregulierungs- und Selbstreparatur-Mechanismen innerhalb von Materialsystemen.