Новият тип фероелектричен полимер е изключително добър при преобразуването на

Новият вид фероелектричен полимер е извънредно добър при преобразуването на електрическа сила в механична дисторция (снимка: Qing Wang / PSU)

Много проучвателен екипи по света работят в региона на роботиката. Едно от провокациите пред учените и инженерите е да основат гъвкави роботи. Нова научна разработка дава обещание пробив по пътя към реализиране на тази цел. 

Очевиден е стремежът роботите да станат освен по-умни, само че и по-гъвкави. Международен екип от откриватели, управителен от Пенсилванския държавен университет (PSU), е създал фероелектричен полимер, който дейно преобразува електрическата сила в механична дисторция. Потенциално подобаващ за потребление в медицински устройства и роботика, този материал преодолява обичайните пиезоелектрични ограничавания.
още по темата
Изследователите усъвършенстват характерностите посредством полимерен нанокомпозит, като доста понижават силата на полето, нужна за дисторция, което уголемява капацитета за приложение на технологията.

Новият вид фероелектричен полимер е извънредно добър при преобразуването на електрическа сила в механична дисторция. Този материал дава обещание да се трансформира във високоефективен контролер на придвижване или линеен задвижващ механизъм с огромен капацитет за приложения в медицински устройства, усъвършенствана роботика и системи за точно позициониране, съгласно откривателите.

Механичната дисторция – смяната във формата на материала при използване на мощ – е значимо свойство на актуатора, или всеки материал, който се трансформира или деформира, когато се ползва външна мощ, като електрическа сила. Традиционно материалите на задвижване са твърди, само че меките варианти показват по-голяма еластичност и адаптивност към околната среда.

Изследването показва капацитета на фероелектричните полимерни нанокомпозити за превъзмогване на рестриктивните мерки на обичайните пиезоелектрични полимерни композити, откривайки път за създаване на меки задвижващи механизми с усъвършенствани характерности на дисторция и компактност на механичната сила. Меките задвижващи механизми са от необикновен интерес за откривателите в региона на роботиката, заради тяхната издръжливост, мощ и еластичност.

„ Потенциално бихме могли да имаме тип мека роботика, която назоваваме изкуствени мускули. Това ще ни разреши да получим мека материя, способна да издържи огромно натоварване в допълнение към огромна дисторция. Този материал ще имитира по-точно човешкия мускул “, споделя Кинг Уанг, професор по материалознание и инженерство в Университета на Пенсилвания и съавтор на проучването.

Преди тези материали да могат да отговорят на упованията на учените, те би трябвало да преодолеят няколко трудности и проучването предлага вероятни решения на проблемите. Първият е по какъв начин да се усили силата на удара на меките материали. Учените знаят, че меките материали, които са полимери, имат най-голяма дисторция, само че генерират доста по-малко мощ спрямо пиезоелектричната керамика.

Вторият проблем е, че фероелектричното полимерно задвижване нормално изисква доста високо задвижващо поле, т.е. мощ, която постанова смяна в системата, да вземем за пример посредством смяна на формата. В този случай е належащо високо задвижващо поле, с цел да се сътвори смяна във формата на полимера, нужна за фероелектричната реакция, която пък е нужна за преобразяване на материала в актуатор.

Предложеното решение за възстановяване на работата на фероелектричните полимери е да се създаде перколационен нанокомпозит въз основата на фероелектричен полимер – тип миниатюрен стикер, прикован към полимера. Чрез включване на наночастици в един вид полимер, поливинилиден флуорид, откривателите основават взаимосвързана мрежа от полюси в полимера.

„ Този нов материал може да се употребява за доста устройства, които изискват ниско задвижващо поле, с цел да бъдат ефикасни, като медицински устройства, оптични устройства и мека роботика “, споделя професор Куинг Уанг. С убеденост може да се каже, че този материал ще стане незаместим в устройствата за отдалечени неврохирургични интервенции.