الکترو اکتیو پلیمرها (EAPs)

در دهه های اخیر، کشف و سنتز نوع جدیدی از پلیمرها که به الکترواکتیوپلیمرها (EAPs) موسومند و دارای خواص فیزیکی و شیمیایی جالبی هستند، توجه بسیاری از محققان را، به خصوص در زمینه های پزشکی، بیومواد، نانودارو و نانومواد، به خود جلب کرده است. اگرچه مواد دیگری از قبیل سرامیک های الکترواکتیو (EACs) دارای برخی از این خواص هستند، اما خصوصیاتی از قبیل سرعت پاسخ گویی سریعتر(نسبت به محرکهای الکتریکی و مکانیکی از قبیل اعمال ولتاژ و یا ایجاد فشار)، چگالی کمتر و حالت های ارتجاعی پیشرفته تر سبب شده EAPs در مقایسه با دیگر مواد الکترواکتیو کاربردهای وسیعتری پیدا کنند.

اگرچه عواملی از قبیل نیروهای پاسخ ضعیف(نیروهایی که پس از اعمال محرکهای الکتریکی و مکانیکی دریافت می کنیم) و مقاومت کم(نسبت به دیگر مواد الکترواکتیو، پلیمرها نمیتوانند تنشهای بزرگی را تحمل کنند) EAPs سبب محدودیت هایی در کاربرد آنها شده است، با این وجود، گزارشهای موفقیت آمیزی از کاربرد آنها در ساخت میله های هدایت کنندة جراحی، دست های ماشینی در مقیاس کوچک، جاروب کننده های گردوغبار، بازوهای رباتیک کوتاه و گیرنده ها منتشر شدهاست.

EAPs را براساس مکانیسم فعال سازی و تحریک آنها به دودسته «الکترونیکی» و «یونی» تقسیم می کنند. عموما میدان الکتریکی و نیروهای کولنی، سبب تحریک EAPs الکتریکی می شوند، در صورتی که برای EAPs یونی حرکت و انتشار یون از عوامل اولیه تحریک هستند

•        EAPهای الکتریکی:

§         پلیمرهای فروالکتریکی

هنگامی که کریستالهای مشخصی از قبیل کواترز، کهربا و... را در طول یک محور معین فشرده می کنیم و یا می کشیم (یک تنش ایجاد کنیم) یک ولتاژ بر روی سطح کریستال تولید می شود. به طور عکس، هنگامی که یک جریان الکتریسیته در چنین کریستالهایی جاری شود یک کشیدگی یا یک فشردگی در کریستال رخ می دهد. این پدیده به پیزو-الکتریکی موسوم است و برای اولین بار در سال 1880 کشف شد.

پلیوینیلیدینفلوراید (PVDF) و کوپلیمرهای آن از مهم ترین پلیمرهای فروالکتریکی مورد استفاده هستند.آنها شامل اندکی ترکیب کریستالی که در یک فاز غیرکریستالی قرار دارد، هستند. میدان های AC بزرگ سبب کشش الکترواستریکی(همان کشش یا فشردگی که در پدیده پیزو­الکتریکی به آن اشاره شد)   در حدود 2% (میزان کشش یا فشردگی) می شوند. P(VDF-T,FE) (یک کوپلیمرPVDF، پلی(وینیلیدین فلوراید-تری فلوئورواتیلن)) که در معرض تابش الکترون(تابش الکترون نیز همانند اعمال ولتاژ عمل می کند و کاهش فرکانس همانند افزایش ولتاژ می باشد.) قرار گرفته است در فرکانس های کمتر از یک کشش الکترواستریکی را به بزرگی 5% نشان می دهد.

EAPs فروالکتریکی می توانند در هوا، خلاء و آب و در یک بازة دمایی وسیع عمل کنند. لذا مواد بسیار مطلوبی برای تولید سنسورهای مکانیکی و الکتریکی هستند.

ادامه مطلب...