以下事物有什么共同点：一个带有自身电源的植入式医疗设备、一个柔软的类人机器人以及我们如何听到不同事物的声音？这两种截然不同的技术和生物现象为何相似，答案在于它们所构成的材料如何在发送电信号时显着改变其大小和形状。自然界中的某些材料可以充当能量转换器，在发送电信号时变形或在受到刺激时提供电力。这被称为压电性，可用于制造传感器和激光电子设备等。然而，这些天然材料很少见，由刚性晶体结构组成，这些结构通常对人类有毒。人工聚合物通过消除材料短缺并制造可以弯曲和拉伸的软聚合物（称为软弹性体）提供了缓解这些主要缺点的步骤。以前这些软弹性体缺乏关键的压电特性。为了克服这一缺点，休斯顿大学卡伦工程学院研究生 Kosar Mozaffari、休斯顿大学机械工程系主任兼 MD Anderson 教授 Pradeep Sharma 以及空军研究实验室 LUCI 博士后研究员 Matthew Grasinger 提出了解决方案。
“该理论将软橡胶材料中的电和机械运动联系起来，”Sharma 说道。虽然有些聚合物具有弱压电性，但没有一种软橡胶材料具有压电特性。这些科学家通过他们的努力试图证明如何提高软材料的挠曲电性能。“大多数软橡胶材料中的挠曲电性相当弱，”Mozaffari 说道，但通过在分子水平上重新排列晶胞中的链，我们的理论表明弹性体的挠曲电性可能比传统水平高出近十倍。”
这一新理论的好处远不止于此。在研究过程中，我们能够设计出一个在发生不希望的应变转变时保持拉伸不变或保持不变的单元。“对于某些应用，无论拉伸变形如何，都需要产生特定量的电能，而对于其他应用，则需要产生尽可能多的电能，我们为两者进行了设计，”Mozaffari 说道。“在我们的研究中，我们发现了一种使单元伸长不变的方法。挠曲电方向的可调性质有助于制造光滑的机器人和光滑的传感器，”他进一步补充道。换句话说，可以控制各种刺激产生的电能，以允许设备执行有针对性的动作。这可能会削弱自给自足电子设备的性能。在接下来的几个步骤中，我们将在实验室中使用可能的应用来测试这一理论。此外，改善软弹性体中的挠曲电效应的努力将成为进一步研究的重点。
