Электрическое поле заставило мягкий актуатор изогнуться в нужную форму

Ehsan Hajiesmaili, David Clarke / Nature Communications, 2019
Американские инженеры разработали мягкий актуатор, способный изгибаться заданным образом под действием электрического тока. В основе движения актуатора лежит создание с помощью внутренней системы электродов электрического поля, распределение которого определяет форму изгиба поверхности, рассказывают авторы статьи в Nature Communications.
В большинстве устройств с двигающимися элементами конструкции применяются электромоторы и механические передачи. Однако немало инженеров работает над созданием актуаторов других типов, в частности мягких. Такой тип актуаторов значительно облегчает их применение в медицинских устройствах, что вызвало значительный интерес к ним в последние годы. Но большинство подобных разработок имеют четко заданную схему движения, к примеру, изгиб по заданной траектории. Это ограничивает их применение и зачастую требует использования сразу нескольких актуаторов.
Инженеры Эхсан Хаджиесмаили (Ehsan Hajiesmaili) и Дэвид Кларк (David Clarke) из Гарвардского университета разработали мягкий актуатор с управляемой интенсивностью изгиба. В основном актуатор состоит из диэлектрического эластомера. Принцип работы такого актуатора заключается в создании неравномерно распределенного электрического поля, заставляющего диэлектрик деформироваться. Для создания поля инженеры разработали многослойную конструкцию, состоящую из эластомера и однослойных углеродных нанотрубок. Авторы выбрали для большинства прототипов конструкцию, состоящую из чередующихся концентрических круговых электродов, состоящих из двух материалов. Электроды располагаются послойно, причем с каждым новым слоем диаметр электрода уменьшается.
Кроме круговых электродов авторы работы также экспериментировали с другими конструкциями. К примеру, они создали схему круглого актуатора с электродами, имеющими форму четверти круга. В результате при подаче напряжения к электродам актуатор сгибается пополам. Также инженеры создали прямоугольный актуатор с продольными электродами, благодаря которым при возникновении электрического поля актуатор принимает форму сегмента тора. Наконец, в одном из прототипов авторы объединили сразу два набора электродов разной формы, что позволило придавать ему форму двух типов:
Григорий Копиев