Un equipo de investigación multiinstitucional ha desarrollado un nuevo material polimérico electroactivo que puede cambiar de forma y tamaño cuando se expone a un campo eléctrico relativamente pequeño. El avance supera dos desafíos de larga data con respecto al uso de polímeros electroactivos para desarrollar nuevos dispositivos, abriendo la puertaa un conjunto de aplicaciones que van desde microrobotics hasta tecnologías de diseño hápticas, ópticas, microfluídicas y portátiles. El trabajo fue realizado por investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte, la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill, la Universidad Carnegie Mellon y la Universidad de Akron.
"Los elastómeros dieléctricos son los polímeros electroactivos más sensibles en términos de cepas alcanzables, pero dos grandes obstáculos han impedido que la comunidad de materiales inteligentes los use en dispositivos comerciales", dice Richard J. Spontak, profesor distinguido de Ingeniería Química y Biomolecular yprofesor de ciencia e ingeniería de materiales en NC State, coautor de un artículo que describe los nuevos materiales. "Primero, los elastómeros dieléctricos anteriores requerían grandes campos eléctricos para activar la activación o el movimiento, del orden de al menos 100 kilovoltios pormilímetro kV / mm. Con nuestro nuevo material, podemos ver la actuación a niveles tan bajos como 10 kV / mm ".
"El segundo desafío es que, previamente, los materiales tenían que ser pre-tensados", dice Spontak. "Esto significaría usar un marco para tensar físicamente el material, o agregar un segundo componente al polímero para retener la tensión después dese aplicó. Pero nuestro material consta de un solo componente que está específicamente diseñado a nivel molecular para poseer inherentemente pre-deformación. En otras palabras, no necesitamos un marco o un segundo componente: nuestro material está listo para serse usa tan pronto como se reticula en una forma específica "
El nuevo material que ha permitido este avance es un elastómero de silicona "cepillo de botella", que ha sido diseñado para poseer estas propiedades únicas, y no es difícil de fabricar.
"Estamos trabajando específicamente con polímeros de cepillo de botella, que se preparan injertando cadenas laterales poliméricas largas en una columna vertebral de polímero", dice Sergei S. Sheiko, George A. Bush, Jr. Profesor Distinguido de Química en la UNC y autor correspondiente delpapel ". Las moléculas resultantes pueden verse como filamentos que son gruesos, pero siguen siendo bastante flexibles, lo que permite una reducción significativa de la rigidez de los materiales y los hace más estirables. Además, las propiedades mecánicas pueden controlarse variando la arquitectura del cepillo de botella.- por ejemplo, preparando moléculas con diferentes grados de polimerización de cadenas injertadas y diferentes densidades de injerto.
"Este control arquitectónico de las propiedades mecánicas ha reducido el límite de rigidez en materiales de polímeros secos en 1,000 veces, demostró extensibilidad hasta ocho veces y abrió nuevas aplicaciones que no están disponibles para materiales más rígidos o materiales con fracciones líquidas", dice Sheiko"Una de estas aplicaciones, su uso como elastómeros dieléctricos independientes, ha sido demostrada, lo que discutimos en este documento".
"Estamos en las primeras etapas de identificar todas las formas potenciales en las que podríamos utilizar esta nueva clase de material", dice Spontak. "Funciona mejor de lo previsto, y ahora estamos comenzando a considerar posibles aplicaciones".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Carolina del Norte . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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