Language
Country/Area
No result found
Bí mật của polyme hoạt động điện: Làm thế nào để nhựa chuyển động như cơ bắp?
Với sự phát triển nhanh chóng của khoa học và công nghệ hiện đại, polyme điện hóa (EAP), một loại vật liệu mới nổi, đang thay đổi hiểu biết truyền thống của chúng ta về nhựa. Vật liệu này có thể thay đổi đáng kể hình dạng hoặc kích thước khi được kích thích bởi điện trường, mang lại tiềm năng ứng dụng quan trọng trong các lĩnh vực như robot và kỹ thuật sinh học. Đặc điểm đáng chú ý nhất của EAP là chúng có thể chịu được lực rất lớn trong khi đạt độ biến dạng lên tới 380%. So với các vật liệu gốm áp điện trước đây, dữ liệu này cho thấy EAP có ưu điểm đáng kể về khả năng biến dạng.
Phát minh về polyme hoạt động điện có từ thế kỷ 19, với những thí nghiệm đầu tiên được thực hiện bởi Wilhelm Röntgen, người đã quan sát thấy các tính chất cơ học của cao su tự nhiên thay đổi khi chịu tác động của trường điện.
Kể từ khi polyme áp điện được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1925, công nghệ này đã trải qua nhiều bước đột phá. Đến năm 1969, Kawai đã chứng minh rằng vật liệu polyvinylidene fluoride (PVDF) có thể thể hiện hiệu ứng áp điện lớn. Các nghiên cứu sâu hơn đã dẫn đến sự ra đời của polyme dẫn điện và vật liệu composite kim loại polyme ion (IPMC), có thể hoạt động ở điện áp chỉ từ 1 đến 2 vôn, thấp hơn đáng kể so với các công nghệ trước đây yêu cầu.
Lịch sử kỹ thuật này cho thấy cùng với sự tiến bộ của khoa học vật liệu, phạm vi ứng dụng của EAP tiếp tục được mở rộng, trong đó ứng dụng nổi bật nhất là phát triển cơ nhân tạo. EAP được coi là cơ nhân tạo không chỉ vì tính chất động học của chúng mà còn vì khả năng phản ứng nhanh và khả năng biến dạng lớn.
EAP dễ sản xuất với nhiều hình dạng khác nhau, khiến chúng trở thành vật liệu rất linh hoạt và do đó được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống vi cơ điện tử (MEMS) để tạo ra bộ truyền động thông minh.
Các loại polyme điện hoạt
Các loại EAP thường được chia thành hai loại: điện môi và ion. EAP điện môi dựa vào lực tĩnh điện giữa các điện cực để truyền động và hoạt động ở trạng thái hạt tự duy trì, một đặc tính khiến chúng phù hợp cho các ứng dụng robot.
Ngược lại, EAP ion cần lượng điện lớn hơn nhiều để duy trì vị trí và thể hiện khả năng tương thích sinh học tốt, khiến chúng trở thành ứng cử viên đầy hứa hẹn để sử dụng trong các thiết bị y sinh.
Hướng đi trong tương lai
Mặc dù công nghệ EAP ngày càng hoàn thiện nhưng vẫn phải đối mặt với nhiều thách thức. Cải thiện độ ổn định lâu dài và khả năng chống nước của EAP là điều quan trọng, không chỉ ngăn ngừa sự bay hơi của nước mà còn giảm thiểu các vấn đề khác nhau có thể xảy ra khi hoạt động trong môi trường nước. Ngoài ra, việc tăng cường độ dẫn điện bề mặt và phát triển các vật liệu chịu nhiệt độ cao sẽ giúp thúc đẩy hơn nữa việc ứng dụng công nghệ này.Hiện nay, việc ứng dụng EAP vào cánh tay robot, màn hình cảm ứng và các lĩnh vực khác đã dần trở nên cụ thể và cho thấy tiềm năng chưa từng có. Trong tương lai, khi khoa học vật liệu tiếp tục phát triển, liệu chúng ta có thể thực sự tạo ra các cấu trúc nhựa có thể mô phỏng hoàn hảo các cơ sinh học hay không?
