Language
Country/Area
No result found
أسرار البوليمرات النشطة كهربائيا: كيف نجعل البلاستيك يتحرك مثل العضلات؟
يعود اختراع البوليمرات النشطة كهربائيا إلى القرن التاسع عشر، مع التجارب الأولى التي أجراها فيلهلم رونتجن، الذي لاحظ أن الخصائص الميكانيكية للمطاط الطبيعي تتغير عند تعرضه لحقل كهربائي.
منذ اكتشاف البوليمرات الكهرضغطية لأول مرة في عام 1925، شهدت التكنولوجيا العديد من الاختراقات. بحلول عام 1969، أظهر كاواي أن مواد فلوريد البولي فينيلدين (PVDF) يمكن أن تظهر تأثيرًا كهربائيًا ضغطيًا كبيرًا. وقد أدى المزيد من البحث إلى ظهور البوليمرات الموصلة والمركبات المعدنية البوليمرية الأيونية (IPMCs)، والتي يمكن تنشيطها عند جهد يتراوح فقط من 1 إلى 2 فولت، وهو أقل بكثير من الجهد المطلوب في التقنيات السابقة.
يظهر هذا التاريخ التقني أنه مع تقدم علم المواد، استمر نطاق تطبيق EAP في التوسع، ومن بين التطبيقات الأكثر لفتًا للانتباه هو تطوير العضلات الاصطناعية. تعتبر العضلات الاصطناعية بمثابة عضلات اصطناعية ليس فقط بسبب خصائصها الحركية ولكن أيضًا بسبب قدرتها على الاستجابة السريعة وقدرات التشوه الكبيرة.
تعتبر محركات الطاقة الذكية سهلة التصنيع في أشكال مختلفة عديدة، مما يجعلها مواد مرنة للغاية وبالتالي تستخدم على نطاق واسع في الأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة (MEMS) لإنشاء محركات ذكية.
أنواع البوليمرات النشطة كهربائيا
يتم تقسيم أنواع المواد العازلة الكهربائية بشكل عام إلى فئتين: العازلة والأيونية. تعتمد أجهزة معالجة الطاقة الكهروستاتيكية العازلة على القوى الكهروستاتيكية بين الأقطاب الكهربائية للتشغيل، وتعمل في حالة جسيمية ذاتية الاستدامة، وهي الخاصية التي تجعلها مناسبة تمامًا لتطبيقات الروبوتات.
على النقيض من ذلك، تتطلب أجهزة EAP الأيونية كميات أكبر بكثير من الكهرباء للحفاظ على موقعها وإظهار التوافق الحيوي الجيد، مما يجعلها مرشحة واعدة للاستخدام في الأجهزة الطبية الحيوية.
الاتجاهات المستقبلية
على الرغم من أن تكنولوجيا EAP أصبحت أكثر نضجًا، إلا أنها لا تزال تواجه العديد من التحديات. إن تحسين الاستقرار طويل الأمد ومقاومة الماء لـ EAP هو أمر أساسي، والذي لا يمكنه منع تطاير الماء فحسب، بل يقلل أيضًا من المشكلات المختلفة التي قد تحدث عند التشغيل في بيئة مائية. وعلاوة على ذلك، فإن تعزيز موصلية السطح وتطوير مواد مقاومة لدرجات الحرارة المرتفعة من شأنه أن يساعد في تطوير تطبيق هذه التكنولوجيا بشكل أكبر.حاليًا، أصبح تطبيق EAP في الأذرع الروبوتية البشرية والشاشات اللمسية وغيرها من المجالات ملموسًا تدريجيًا وأظهر إمكانات غير مسبوقة. في المستقبل، ومع استمرار تقدم علم المواد، هل سنكون قادرين على إنشاء هياكل بلاستيكية يمكنها محاكاة العضلات البيولوجية بشكل مثالي؟
