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从1880年到今天：电活性聚合物的惊人发展历程是什么？
电活性聚合物（EAP）是一种能在电场刺激下变化大小或形状的聚合物。这类材料最典型的应用在于驱动器和感测器。 EAP的一个显著特性是，它们可以在承受大力的同时进行大幅度变形。过去的驱动器大多由陶瓷压电材料制成，尽管这些材料能够承受大力，但其变形常常不到千分之一。而到了1990年代末，研究显示某些EAP可以达到高达380%的应变，远超过任何陶瓷驱动器。 EAP在机器人技术中的一个重要应用是发展人工肌肉，因此电活性聚合物经常被称为人工肌肉。
历史上，电活性聚合物的研究起始于1880年，威廉·伦琴设计了一个实验，检验静电场对天然橡胶机械性能的影响。
从空气中施加电荷于固定一端的橡胶带，并观察其长度变化。 1925年，第一种压电聚合物（电介质）被发现，这一研究也为EAP的未来奠定了基础。这种材料是通过将卡纳巴蜡、树脂和蜂蜡混合，在施加的直流电压下冷却而成的。随着时间的推移，聚合物对环境条件的回应也成为了这一研究领域的重点之一。 1949年，卡查尔斯基等人证明了胶原纤维在酸或碱溶液中会呈现体积变化的特征，这也引发了针对其他刺激的研究。
到了1969年，川井证实聚偏二氟乙烯（PVDF）具有强大的压电效应，这引发了研究者对开发其他具有类似效应的聚合物的浓厚兴趣。
1977年，首批电导聚合物由盐川英树等人发现，透过碘蒸气掺杂可使聚乙炔的导电性增加八个数量级。随着1990年代初期离子聚合物金属复合材料（IPMCs）的发明，EAP的发展进入了新阶段。这种材料仅需一至两伏的电压即可产生变形，这一特点显示EAP有了更大的应用潜力。
1999年，尤塞夫·巴尔－科汉提出了EAP机器手臂与人类比赛的想法，并在2005年的会议中举行了第一场比赛。 2002年，日本的Eamex公司生产了第一个商业化的EAP人工肌肉装置，这只可以独立游泳的鱼，加速了EAP在实际应用中的发展。不过，相关技术的实际进展仍然不如人意。 1990年代得到DARPA资助的研究，于2003年成立了人工肌肉公司，至2008年进行工业生产。
电活性聚合物的类型
EAP根据其结构可简单分为两大类：介电型和离子型。
介电型EAP
在介电型EAP中，驱动是由电极之间的静电力引起的。介电弹性体能够达到非常高的应变，并且相当于一个电容器，当施加电压时，其电容会随之变化。
压电聚合物
这一类聚合物使用压电效应打造声学传感器和电机驱动器，因其内在的压电响应而应用广泛。
液晶高分子
主链液晶高分子具备链状结构，能在热变化下表现出独特的机械特性和潜在的机械驱动应用。
离子型EAP
这类聚合物的驱动由聚合物内部的离子位移引起，只需几伏特的电压，但相对需要较高的电力。
未来的发展方向
虽然EAP领域仍在发展中，但仍有许多挑战待解决。一方面，改善EAP的性能与长期稳定性，设计防水的表面以防止水分蒸发，将会有效提升其在各种环境下的可靠性。另一方面，开发热稳定的EAP，以提高其在更高电压下持续运作的可能性，也是未来的研究重点之一。
在这样不断进步的背景下，EAP技术未来有机会融合到越来越多的应用领域，尤其是在人类和机器互动的界面上。随着材料科学技术的进步，再加上生物仿真技术的发展，我们不禁思考，电活性聚合物将会在未来带来什么样的惊人变革？
