Language
Country/Area
No result found
За пределами керамики: почему электроактивные полимеры могут достигать деформации 380%?
Благодаря постоянному развитию технологий электроактивные полимеры (ЭАП) постепенно заменяют традиционные керамические пьезоэлектрические материалы и становятся важным компонентом современных механических устройств. Особенностью этих полимеров является то, что они могут кардинально менять размер или форму под воздействием электрического поля и способны выдерживать невероятные деформации, вплоть до 380%, что делает их привлекательными для таких применений, как робототехника и искусственные мышцы.
С появлением электроактивных полимеров будущие робототехнические и биомиметические устройства будут более точно имитировать работу наших биологических систем.
История электроактивных полимеров
История исследований электроактивных полимеров восходит к 1880 году, когда ученый Вильгельм Рентген провел эксперимент по проверке влияния электростатических полей на механические свойства натурального каучука. Со временем эта область продолжала развиваться вплоть до 1969 года, когда Минору Каваи продемонстрировал, что поливинилиденфторид (ПВДФ) проявляет сильный пьезоэлектрический эффект.
С тех пор многие исследователи посвятили себя разработке других полимерных материалов с целью достижения аналогичных эффектов. В 1999 году Юсеф Балкон предложил «соревнование по борьбе между электроактивной полимерной рукой робота и человеком», еще больше продвигая применение этой технологии.
Типы электроактивных полимеров
Электроактивные полимеры можно разделить на две основные категории: диэлектрические полимеры и ионные полимеры.
Диэлектрические полимеры
Диэлектрические полимеры приводятся в действие электростатическими силами между электродами и обладают высокой гибкостью и высокими деформационными свойствами, такими как пьезоэлектрические полимеры, и широко используются в различных механических устройствах.
Ионные полимеры
Ионные полимеры активируются перемещением ионов внутри полимера. Хотя их можно активировать лишь небольшим напряжением, для поддержания действия им требуется непрерывная подача питания. Применение этого типа полимеров в основном находит в биомиметических устройствах.По сравнению с традиционными керамическими материалами эти электроактивные полимеры не только выдерживают более высокие нагрузки, но и могут активироваться при более низких напряжениях, что является существенным преимуществом.
Применения и будущие направления
В настоящее время электроактивные полимеры продемонстрировали свой потенциал во многих областях, включая искусственные мышцы, тактильные дисплеи и микрофлюидные устройства. С развитием технологий ученые изучают, как улучшить характеристики и стабильность этих материалов, чтобы добиться лучших коммерческих применений.
В будущем основное внимание будет уделяться разработке термостойких электроактивных полимеров и улучшению их проводимости. Эти усовершенствования помогут разработать более эффективные и долговечные роботизированные и биомиметические устройства, что будет способствовать дальнейшему развитию этой области.
Ожидается, что в будущем мире эти полимеры полностью изменят наш образ жизни и промышленное производство. Станет ли мечта о «роботизированных мышцах» реальностью?
