다음의 공통점은 무엇입니까? 자체 전원 공급 장치를 갖춘 이식된 의료 기기, 물렁물렁한 인간과 유사한 로봇, 그리고 우리는 다양한 사물의 소리를 어떻게 듣습니까? 서로 다른 두 가지 기술과 생물학적 현상이 왜 유사한지에 대한 답은 이들을 구성하는 물질이 전기 신호를 보낼 때 크기와 모양이 크게 변하는 방식에 있습니다. 자연의 일부 물질은 전기 신호가 전송될 때 변형되거나 자극을 받을 때 전기를 공급하는 에너지 변환기 역할을 할 수 있습니다. 이를 압전이라고 하며 무엇보다도 센서 및 레이저 전자 장치 제조에 유용합니다. 그러나 이러한 천연 물질은 드물며 종종 인간에게 독성이 있는 단단한 결정 구조로 구성됩니다. 인공 폴리머는 재료 부족을 제거하고 부드러운 엘라스토머로 알려진 구부러지고 늘어날 수 있는 부드러운 폴리머를 만들어 이러한 주요 단점을 완화하는 단계를 제공합니다. 이전에는 이러한 연질 엘라스토머에는 주요 압전 특성이 부족했습니다. 이러한 단점을 극복하기 위해 휴스턴 대학교 컬렌 공과대학 대학원생인 Kosar Mozaffari, 휴스턴 대학교 기계공학과 교수이자 학과장인 Pradeep Sharma, LUCI의 Matthew Grasinger가 솔루션을 제안했습니다. 공군연구소 박사후연구원.
"이 이론은 부드러운 고무 소재의 전기와 기계적 운동을 연결합니다."라고 Sharma는 말했습니다. 일부 폴리머는 약하게 압전되는 반면, 부드러운 고무 재료는 압전 특성을 갖지 않습니다. 이들 과학자들은 그들의 노력을 통해 부드러운 재료에서 플렉소일렉트릭 성능이 어떻게 증가될 수 있는지 보여주려고 노력하고 있습니다. Mozaffari는 "대부분의 부드러운 고무 재료의 굴곡전기성은 매우 약합니다"라고 Mozaffari는 말했습니다. 그러나 분자 수준에서 단위 셀의 사슬을 재배열함으로써 우리의 이론은 엘라스토머가 기존 양보다 거의 10배 더 높은 굴곡전기성을 가질 수 있음을 보여줍니다.
이 새로운 이론의 이점은 그 이상입니다. 연구 과정에서, 원치 않는 변형 변형이 발생하는 경우 스트레치 불변이거나 변경되지 않은 상태로 유지되는 단위 셀을 설계하는 능력이 나타났습니다. Mozaffari는 "일부 응용 분야의 경우 신축 변형에 관계없이 특정 양의 전기를 생성해야 하지만 다른 응용 분야에서는 가능한 많은 양의 전기를 생성해야 하며 우리는 두 가지 모두를 위해 설계했습니다."라고 말했습니다. “우리 연구에서 우리는 단위 셀의 신장을 불변으로 만드는 방법을 발견했습니다. 플렉소일렉트릭 방향의 조정 가능한 특성은 부드러운 로봇과 부드러운 센서를 만드는 데 도움이 될 수 있습니다.”라고 덧붙였습니다. 즉, 다양한 자극에 의해 생성되는 전기 에너지의 양을 제어하여 장치가 목표한 작업을 수행할 수 있도록 할 수 있습니다. 이는 자급자족형 전자 장치의 성능을 저하시킬 수 있습니다. 다음 몇 단계에서 이 이론은 가능한 응용 프로그램을 사용하여 실험실에서 테스트됩니다. 또한, 연질 엘라스토머의 플렉소일렉트릭 효과를 개선하려는 노력이 추가 조사의 초점이 될 것입니다.
