«Диэлектрические эластомеры являются наиболее чувствительными электроактивными полимерами с точки зрения достижимой деформации, но два больших препятствия эффективно помешали сообществу интеллектуальных материалов использовать их в коммерческих устройствах», — говорит Ричард Дж. Спонтак, заслуженный профессор химической и биомолекулярной инженерии и профессор кафедры.
материаловедение и инженерия в NC State, который стал соавтором статьи с описанием новых материалов. «Во-первых, предыдущие диэлектрические эластомеры требовали больших электрических полей для того, чтобы вызвать срабатывание или движение — порядка не менее 100 киловольт на миллиметр (кВ / мм). С нашим новым материалом мы можем видеть срабатывание на уровне от ок.
10 кВ / мм. ««Вторая проблема заключается в том, что раньше материалы нужно было предварительно деформировать», — говорит Спонтак. «Это будет означать либо использование каркаса для физического напряжения материала, либо добавление второго компонента к полимеру, чтобы сохранить напряжение после его нанесения. Но наш материал состоит из одного компонента, который специально разработан на молекулярном уровне, чтобы изначально обладать Другими словами, нам не нужен каркас или второй компонент — наш материал готов к использованию, как только он сшивается в определенную форму ».Новый материал, который сделал возможным этот прорыв, — силиконовый эластомер «щетка для бутылок», который был разработан с учетом этих уникальных свойств, и его нетрудно производить.«Мы работаем специально с полимерами для щеток для бутылок, которые получают путем прививки длинных полимерных боковых цепей к основной цепи полимера», — говорит Сергей С. Шейко, Джордж А. Буш-младший, заслуженный профессор химии в UNC и автор статьи. «Полученные молекулы можно рассматривать как толстые, но при этом довольно гибкие нити, что позволяет значительно снизить жесткость материалов и сделать их более растяжимыми.
Кроме того, механическими свойствами можно управлять, изменяя архитектуру щетки для бутылок — для Например, путем получения молекул с разной степенью полимеризации привитых цепей и различной плотностью прививки.«Такой архитектурный контроль механических свойств позволил снизить предел жесткости сухих полимерных материалов в 1000 раз, продемонстрировал растяжимость до восьми раз и открыл новые области применения, недоступные для более жестких материалов или материалов с жидкими фракциями», — говорит Шейко. «Одно из этих приложений — их использование в качестве отдельно стоящих диэлектрических эластомеров — было продемонстрировано, что мы обсуждаем в этой статье».
«Мы находимся на самых ранних этапах определения всех потенциальных способов использования этого нового класса материалов», — говорит Спонтак. «Это работает лучше, чем предполагалось, и теперь мы начинаем рассматривать возможные варианты применения».