طور باحثون في ولاية بنسلفانيا بوليمرًا كهربيًا جديدًا يحول الطاقة الكهربائية بكفاءة إلى إجهاد ميكانيكي. هذه المادة ، التي تظهر إمكانية استخدامها في الأجهزة الطبية والروبوتات ، تتغلب على قيود الكهرباء الانضغاطية التقليدية. قام الباحثون بتحسين الأداء من خلال إنشاء مركب بوليمر نانوي يقلل بشكل كبير من قوة المجال الكبيرة المطلوبة ، مما يوسع التطبيقات المحتملة ، وفقًا لـ scitechdaily.
قال تشينغ وانغ ، أستاذ علوم وهندسة المواد في ولاية بنسلفانيا والمؤلف المشارك للدراسة ، التي نُشرت مؤخرًا في مجلة مواد الطبيعة. الضغط العالي والمرتفع أيضًا ، لذلك ستكون هذه المادة أقرب إلى محاكاة العضلات البشرية ، تلك القريبة من عضلة الإنسان “.
ومع ذلك ، هناك بعض العقبات التي يجب التغلب عليها قبل أن تتمكن هذه المواد من الوفاء بوعدها ، وقد تم اقتراح حلول محتملة لهذه العقبات في الدراسة. الفيروكهربائيات هي فئة من المواد التي تُظهر استقطابًا كهربائيًا تلقائيًا عند تطبيق شحنة كهربائية خارجية. يتم توجيه الشحنات الموجبة والسالبة في المادة. إلى أقطاب كهربائية مختلفة ، والإجهاد في هذه المواد أثناء انتقال الطور ، في هذه الحالة تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية ، يمكن أن يغير الخصائص تمامًا مثل شكلها ، مما يجعلها مفيدة كمشغلات.
يظهر نوع جديد من البوليمر الكهربي الحديدي الذي يتميز بجودة استثنائية في تحويل الطاقة الكهربائية إلى ضغط ميكانيكي واعدًا كجهاز تحكم أو “مشغل” عالي الأداء مع إمكانات كبيرة للتطبيقات في الأجهزة الطبية والروبوتات المتقدمة وأنظمة تحديد المواقع الدقيقة ، وفقًا لفريق من الباحثين الدوليين بقيادة ولاية بنسلفانيا.
الضغط الميكانيكي ، وهو خاصية مهمة للمشغل ، هو أي مادة ستتحول أو تتشوه عند تطبيق قوة خارجية مثل الطاقة الكهربائية. تقليديا ، كانت مواد المشغل هذه صلبة ، لكن المشغلات اللينة مثل البوليمرات الكهروضوئية تظهر مرونة أكبر وقدرة على التكيف مع البيئة.
أظهر البحث إمكانات المركبات النانوية للبوليمر الكهروضوئي للتغلب على قيود مركبات البوليمر الكهروضغطية التقليدية ، مما يوفر وسيلة واعدة لتطوير مشغلات ناعمة مع أداء إجهاد محسن وكثافة طاقة ميكانيكية. تحظى المشغلات اللينة باهتمام خاص للباحثين في مجال الروبوتات نظرًا لقوتها وصلابتها ومرونتها.
