Language
Country/Area
No result found
ما وراء حدود السيراميك: لماذا يمكن للبوليمرات النشطة كهربيًا أن تحقق إجهادًا يصل إلى 380%؟
مع ظهور البوليمرات النشطة كهربائيا، فإن الروبوتات المستقبلية والأجهزة المحاكية للحيوية سوف تحاكي بشكل أكبر الطريقة التي تعمل بها أنظمتنا البيولوجية.
تاريخ البوليمرات النشطة كهربائيا
يعود تاريخ الأبحاث المتعلقة بالبوليمرات النشطة كهربائيا إلى عام 1880، عندما أجرى العالم فيلهلم رونتجن تجربة لاختبار تأثير المجالات الكهروستاتيكية على الخصائص الميكانيكية للمطاط الطبيعي. مع مرور الوقت، استمر المجال في التطور حتى عام 1969، عندما أثبت مينورو كاواي أن فلوريد البولي فينيلدين (PVDF) أظهر تأثيرًا كهربائيًا ضغطيًا قويًا.ومنذ ذلك الحين، كرس العديد من الباحثين أنفسهم لتطوير مواد بوليمرية أخرى من أجل تحقيق تأثيرات مماثلة. في عام 1999، اقترح يوسف بلكون "ذراع الروبوت البوليمرية الكهربائية وتحدي المصارعة البشرية"، مما أدى إلى تعزيز تطبيق هذه التكنولوجيا.
أنواع البوليمرات النشطة كهربائيا
يمكن تقسيم البوليمرات الكهربائية إلى فئتين رئيسيتين: البوليمرات العازلة والبوليمرات الأيونية.
البوليمرات العازلة
يتم تشغيل البوليمرات العازلة عن طريق قوى كهروستاتيكية بين الأقطاب الكهربائية وتتمتع بمرونة عالية وخصائص إجهاد عالية، مثل البوليمرات الكهرضغطية، وتستخدم على نطاق واسع في الأجهزة الميكانيكية المختلفة.
البوليمرات الأيونية
يتم تنشيط البوليمرات الأيونية عن طريق إزاحة الأيونات داخل البوليمر. وعلى الرغم من أنه يمكن تنشيطها بمقدار صغير فقط من الجهد، إلا أنها تتطلب إمدادًا مستمرًا بالطاقة للحفاظ على العمل. يتم استخدام هذا النوع من البوليمر بشكل رئيسي في الأجهزة الحيوية.بالمقارنة مع المواد الخزفية التقليدية، فإن هذه البوليمرات النشطة كهربائيا لا تستطيع تحمل الضغوط العالية فحسب، بل يمكن أيضًا تنشيطها عند جهد أقل، وهو ما يشكل ميزة كبيرة.
التطبيقات والتوجهات المستقبلية
أظهرت البوليمرات الكهربائية النشطة حاليًا إمكاناتها في العديد من المجالات، بما في ذلك العضلات الاصطناعية والشاشات اللمسية والأجهزة الميكروفلويدية. مع تقدم التكنولوجيا، يبحث العلماء عن كيفية تحسين أداء واستقرار هذه المواد من أجل تحقيق تطبيقات تجارية أفضل.
وفي المستقبل، سيكون تطوير البوليمرات الكهربائية النشطة المقاومة للحرارة وتحسين موصليتها محور البحث. وستساعد هذه التحسينات على تطوير أجهزة روبوتية وتقليدية حيوية أكثر كفاءة ومتانة، وهو ما من شأنه أن يؤدي إلى مزيد من التقدم في هذا المجال.
في عالم المستقبل، من المتوقع أن تغير هذه البوليمرات أسلوب حياتنا والإنتاج الصناعي بشكل كامل. فهل يصبح حلم "العضلات الروبوتية" حقيقة واقعة؟
