科學家開發“橡膠發電廠”，可讓機器人感受環境變化
發布時間：2017-11-15 16:32:21 人瀏覽
來源： 橡膠技術網
科學家開發“橡膠發電廠”，可讓機器人感受環境變化
作者 Emma Lin |
現在，“壓電效應”不再只存于晶體中了，來自瑞士的科學團隊開發出具有壓電性能的彈性橡膠聚合物，可利用機械動能（拉伸、壓縮）轉變成電力，未來應用范圍廣泛，包括感測器、人體心律調節器、衣物等，而最讓人興奮的領域是應用于軟性機器人的皮膚上，透過電脈沖讓機器人“感受”周遭環境。
過去，壓電效應（Piezoelectricity）常見存在于在晶體（尤其是石英）、陶瓷、骨骼、DNA 或蛋白質等壓電材料中，根據種類可以分成壓電單晶體、壓電多晶體（壓電陶瓷）、壓電聚合物（木材、苧麻、絲竹、動物骨骼、皮膚、血管等）和壓電復合材料 4 種。之前，我們剛聽過科學家用“眼淚發電”，他們從眼淚中找到具有壓電效應的蛋白質晶體，并可以試著將這種蛋白質應用在醫療植入物的涂層上。
來自瑞士聯邦材料科學與技術實驗室（Empa）的科學家現在開發出一種也能受益于壓電效應的橡膠薄膜材料，能在拉伸和壓縮過程中產生電力，Empa 將之戲稱為“橡膠發電廠”。根據《Futurism》報導，研究人員稱，壓電效應之前只在晶體中觀察到，但團隊現在證明，壓電效應也可以存在于彈性材料中。
黑膠唱片是最為人熟知的壓電應用，以振動產生機械能的針頭被壓電效應轉換為電脈沖，脈沖變成聲波以讀取紀錄在唱片凹槽中的聲音，而橡膠薄膜材料也利用了機械能轉化為電能過程的正壓電效應。
不過，這種由極性納米粒子和彈性體（原型中的硅）合成的橡膠復合壓電材料制作過程并不是那么容易，將這兩種材料連接在一起之前，必須先引入強電場對內部極化，直到納米粒子從固態玻璃轉變為橡膠、稍微粘稠的狀態，接著再將其冷卻到室溫，透過極熱、冷卻過程來實現壓電效應，和大多數新穎材料一樣，橡膠壓電材料再升級的最大缺點就在于成本問題。
這項技術可用于感測器、衣服或人體心律調節器中，而讓人興奮的領域之一則是軟性機器人（soft robotics），橡膠壓電材料可以讓機器人“感受”到周遭環境。
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