Language
Country/Area
No result found
Desde 1880 hasta hoy: ¿cuál es la sorprendente evolución de los polímeros electroactivos?
Históricamente, el estudio de los polímeros electroactivos comenzó en 1880, cuando Wilhelm Roentgen diseñó un experimento para examinar el efecto de los campos electrostáticos en las propiedades mecánicas del caucho natural.
Se aplica una carga eléctrica desde el aire a una banda elástica con un extremo fijo y se observa el cambio en su longitud. En 1925, se descubrió el primer polímero piezoeléctrico (dieléctrico) y esta investigación sentó las bases para el futuro de la EAP. El material se fabrica mezclando cera de carnaba, resina y cera de abejas y enfriándolo bajo un voltaje de CC aplicado. Con el tiempo, la respuesta de los polímeros a las condiciones ambientales también se ha convertido en el foco de esta área de investigación. En 1949, Kacharsky et al. demostraron que las fibras de colágeno exhiben cambios de volumen en soluciones ácidas o alcalinas, lo que también desencadenó la investigación sobre otros estímulos.
En 1969, Kawai confirmó que el fluoruro de polivinilideno (PVDF) tenía un fuerte efecto piezoeléctrico, lo que despertó el interés de los investigadores en desarrollar otros polímeros con efectos similares.
En 1977, Hideki Shiokawa y otros descubrieron el primer lote de polímeros conductores. La conductividad del poliacetileno se puede aumentar en ocho órdenes de magnitud mediante la adición de vapor de yodo. Con la invención de los compuestos de ionómero-metal (IPMC) a principios de la década de 1990, el desarrollo de EAP entró en una nueva etapa. Este material sólo requiere de uno a dos voltios de voltaje para producir deformación, una característica que demuestra que el EAP tiene un mayor potencial de aplicación.
En 1999, Yousef Bar-Kohan propuso la idea de que los brazos robóticos EAP compitieran contra humanos, y la primera competición se celebró en una conferencia en 2005. En 2002, la japonesa Eamex produjo el primer dispositivo muscular artificial EAP comercial, un pez que podía nadar independientemente, lo que aceleró el desarrollo del EAP en aplicaciones prácticas. Sin embargo, el progreso real de las tecnologías relacionadas aún es insatisfactorio. La investigación financiada por DARPA en la década de 1990 condujo a la creación de una empresa de músculos artificiales en 2003 y a la producción industrial en 2008.
Tipos de polímeros electroactivos Los EAP se pueden dividir simplemente en dos categorías según su estructura: dieléctricos e iónicos.EAP dieléctrico
En los EAP dieléctricos, la actuación es causada por fuerzas electrostáticas entre electrodos. Los elastómeros dieléctricos son capaces de soportar tensiones muy elevadas y se comportan como un condensador cuya capacitancia cambia cuando se aplica un voltaje.
Polímeros piezoeléctricosEsta clase de polímeros utiliza el efecto piezoeléctrico para crear sensores acústicos y actuadores de motores y tiene una amplia gama de aplicaciones debido a su respuesta piezoeléctrica intrínseca.
Polímero de cristal líquidoEl polímero de cristal líquido de cadena principal tiene una estructura de cadena, que puede exhibir propiedades mecánicas únicas bajo cambios térmicos y tiene potenciales aplicaciones de accionamiento mecánico.
EAP iónico
Este tipo de polímero es impulsado por el desplazamiento de iones dentro del polímero, lo que sólo requiere unos pocos voltios pero una potencia eléctrica relativamente alta.
Dirección de desarrollo futuro
Si bien el campo de la EAP aún está en desarrollo, aún quedan muchos desafíos por abordar. Por un lado, mejorar el rendimiento y la estabilidad a largo plazo del EAP y diseñar una superficie impermeable para evitar la evaporación del agua mejorará efectivamente su confiabilidad en diversos entornos. Por otro lado, el desarrollo de EAP térmicamente estables para mejorar su capacidad de operar continuamente a voltajes más altos también es uno de los futuros focos de investigación.
En este contexto de progreso continuo, la tecnología EAP tendrá la oportunidad de integrarse en cada vez más áreas de aplicación en el futuro, especialmente en la interfaz entre humanos y máquinas. Con el avance de la ciencia y la tecnología de los materiales, junto con el desarrollo de la tecnología de biomimética, no podemos evitar preguntarnos qué tipo de cambios sorprendentes traerán los polímeros electroactivos en el futuro.
