طور باحثون في ولاية بنسلفانيا بوليمرًا كهربيًا حديديًا جديدًا يحول الطاقة الكهربائية بكفاءة إلى إجهاد ميكانيكي، هذه المادة، التي تُظهر إمكانية استخدامها في الأجهزة الطبية والروبوتات، حيث تتغلب على قيود الكهرباء الانضغاطية التقليدية، وقام الباحثون بتحسين الأداء من خلال إنشاء مركب بوليمر نانوي مما قلل بشكل كبير من قوة مجال القيادة اللازمة، وتوسيع التطبيقات المحتملة، وفقاً لموقع scitechdaily.
قال تشينغ وانغ، أستاذ علوم وهندسة المواد في ولاية بنسلفانيا والمؤلف المشارك للدراسة التي نُشرت مؤخرًا في مجلة Nature Materials: "من المحتمل أن يكون لدينا الآن نوع من الروبوتات اللينة التي نشير إليها بالعضلات الاصطناعية"، وهذا سيمكننا من الحصول على مادة ناعمة يمكنها حمل حمولة عالية بالإضافة إلى إجهاد كبير، لذا فإن هذه المادة ستكون أقرب إلى محاكاة للعضلة البشرية، تلك التي تكون قريبة 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 وتتجه الشحنات الموجبة والسالبة في المواد إلى أقطاب مختلفة، ويمكن أن يؤدي الإجهاد في هذه المواد أثناء انتقال الطور، في هذه الحالة تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية، إلى تغيير الخصائص تمامًا مثل شكلها، مما يجعلها مفيدة كمشغلات.
نوع جديد من البوليمر الكهربي الفيروكهربائي الذي يعتبر جيدًا بشكل استثنائي في تحويل الطاقة الكهربائية إلى إجهاد ميكانيكي يبشر بالخير باعتباره جهاز تحكم أو "مشغل" عالي الأداء مع إمكانات كبيرة للتطبيقات في الأجهزة الطبية والروبوتات المتقدمة وأنظمة تحديد المواقع الدقيقة، وفقًا لـ فريق من الباحثين الدوليين بقيادة ولاية بنسلفانيا.
الإجهاد الميكانيكي، هو خاصية مهمة للمشغل، وهو أي مادة ستتغير أو تتشوه عند تطبيق قوة خارجية مثل الطاقة الكهربائية، تقليديا، كانت مواد المشغل هذه صلبة، لكن المشغلات اللينة مثل البوليمرات الكهروضوئية تظهر مرونة أعلى 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 ذات أداء إجهاد محسن وكثافة طاقة ميكانيكية، تعتبر المحركات اللينة ذات أهمية خاصة للباحثين في مجال الروبوتات نظرًا لقوتها وقوتها ومرونتها.