इलेक्ट्रोएक्टिव पॉलिमर

इलेक्ट्रोएक्टिव पॉलिमर, या ईएपी, पॉलिमर हैं जो बिजली के क्षेत्र द्वारा उत्तेजित होने पर आकार या आकार में बदलाव प्रदर्शित करते हैं। इस प्रकार की सामग्री के सबसे आम अनुप्रयोग actuators और सेंसर में हैं। एक ईएपी की एक विशिष्ट विशेषता संपत्ति यह है कि बड़ी ताकतों को बनाए रखते हुए वे बड़ी मात्रा में विरूपण करेंगे।

अधिकांश ऐतिहासिक एक्ट्यूएटर सिरेमिक पायजोइलेक्ट्रिक सामग्री से बने होते हैं। हालांकि ये सामग्रियां बड़ी ताकतों का सामना करने में सक्षम हैं, वे आम तौर पर केवल प्रतिशत के एक अंश को विकृत कर देंगे। 1 99 0 के उत्तरार्ध में, यह दिखाया गया है कि कुछ ईएपी 380% तनाव तक प्रदर्शित हो सकते हैं, जो किसी भी सिरेमिक एक्ट्यूएटर से कहीं अधिक है। ईएपी के लिए सबसे आम अनुप्रयोगों में से एक कृत्रिम मांसपेशियों के विकास में रोबोटिक्स के क्षेत्र में है; इस प्रकार, एक इलेक्ट्रोएक्टिव बहुलक को अक्सर कृत्रिम मांसपेशियों के रूप में जाना जाता है।

इतिहास
1880 में ईएपी का क्षेत्र उभरा, जब विल्हेम रोन्टजेन ने एक प्रयोग तैयार किया जिसमें उन्होंने प्राकृतिक रबर के पट्टी के यांत्रिक गुणों पर इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र के प्रभाव का परीक्षण किया। रबर पट्टी एक छोर पर तय की गई थी और दूसरे पर एक द्रव्यमान से जुड़ा हुआ था। इलेक्ट्रिक शुल्कों को तब रबड़ पर फेंक दिया गया, और यह देखा गया कि लंबाई कई सेंटीमीटर से बदल गई है। सांसद Sacerdote 1899 में एक लागू बिजली क्षेत्र के तनाव प्रतिक्रिया पर एक सिद्धांत तैयार करके Roentgen के प्रयोग पर पीछा किया। यह 1 9 25 में था कि पहले piezoelectric बहुलक की खोज की गई (Electret)। इलेक्ट्रेट का निर्माण कार्नाबा मोम, रोसिन और मधुमक्खियों के संयोजन से किया गया था, और फिर समाधान को ठंडा कर दिया गया था, जबकि यह एक लागू डीसी विद्युत पूर्वाग्रह के अधीन है। मिश्रण तब एक बहुलक सामग्री में ठोस होगा जो एक piezoelectric प्रभाव प्रदर्शित किया।

एक लागू विद्युतीय प्रवाह के अलावा पर्यावरणीय परिस्थितियों का जवाब देने वाले पॉलिमर भी अध्ययन के इस क्षेत्र का एक बड़ा हिस्सा रहा है। 1 9 4 9 में कैचल्स्की एट अल। दिखाया गया है कि जब कोलेजन फिलामेंट्स एसिड या क्षार समाधान में डुबोए जाते हैं, तो वे मात्रा में बदलाव के साथ प्रतिक्रिया देंगे। कोलेजन फिलामेंट्स को एक अम्लीय समाधान और एक क्षार समाधान में अनुबंध में विस्तार के लिए पाया गया था। यद्यपि अन्य उत्तेजना (जैसे पीएच) की जांच की गई है, इसकी आसानी और व्यावहारिकता के कारण अधिकांश शोध जैविक प्रणालियों की नकल करने के लिए विद्युत उत्तेजना का जवाब देने वाले बहुलक विकसित करने के लिए समर्पित हैं।

ईएपी में अगली बड़ी सफलता 1 9 60 के दशक के अंत में हुई थी। 1 9 6 9 में कवाई ने दिखाया कि पॉलीविनाइडिडेन फ्लोराइड (पीवीडीएफ) एक बड़ा पायजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शित करता है। इसने अन्य बहुलक प्रणालियों के विकास में अनुसंधान में दिलचस्पी दिखाई है जो एक समान प्रभाव दिखाएंगे। 1 9 77 में पहली विद्युतीय रूप से चलने वाले पॉलिमर की खोज हिदेकी शिरकावा एट अल ने की थी। शिरकावा ने एलन मैकडिआमिड और एलन हेगर के साथ दिखाया कि पॉलीएसिटाइलीन विद्युत प्रवाहकीय था, और यह आयोडीन वाष्प के साथ इसे डोप करके, वे परिमाण के 8 आदेशों से अपनी चालकता को बढ़ा सकते हैं। इस प्रकार आचरण धातु के करीब था। 1 9 80 के दशक के उत्तरार्ध तक कई अन्य बहुलकों को एक पायजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शित करने के लिए दिखाया गया था या प्रवाहकीय होने के लिए प्रदर्शित किया गया था।

1 99 0 के दशक की शुरुआत में, आयनिक बहुलक-धातु कंपोजिट्स (आईपीएमसी) विकसित किए गए थे और पिछले ईएपी से कहीं अधिक इलेक्ट्रोएक्टिव गुण प्रदर्शित करने के लिए दिखाए गए थे। आईपीएमसी का मुख्य लाभ यह था कि वे वोल्टेज पर सक्रियण (विरूपण) को 1 या 2 वोल्ट के रूप में कम करने में सक्षम थे। यह किसी भी पिछले ईएपी से कम परिमाण के आदेश है। न केवल इन सामग्रियों के लिए सक्रियण ऊर्जा बहुत कम थी, लेकिन वे भी बहुत अधिक विकृतियों से गुजर सकते थे। आईपीएमसी को पहले से विकसित ईएपी से बड़े पैमाने पर आदेश के 380% तनाव तक कहीं भी प्रदर्शित करने के लिए दिखाया गया था।

1 999 में, योसेफ बार-कोहेन ने मानव चुनौती के खिलाफ ईएपी रोबोटिक आर्म ऑफ आर्म रैस्टोटिक आर्म का आर्मस्ट्रेलिंग मैच प्रस्तावित किया। यह एक चुनौती थी जिसमें दुनिया भर के शोध समूहों ने एक रोबोटिक बांह तैयार करने के लिए प्रतिस्पर्धा की थी जिसमें ईएपी की मांसपेशियां थीं जो एक हाथ कुश्ती मैच में एक इंसान को पराजित कर सकती थीं। पहली चुनौती 2005 में इलेक्ट्रोएक्टिव पॉलिमर एक्ट्यूएटर और डिवाइसेस कॉन्फ्रेंस में आयोजित की गई थी। इस क्षेत्र का एक और प्रमुख मील का पत्थर यह है कि 2002 में ईमेक्स द्वारा कृत्रिम मांसपेशियों के रूप में ईएपी समेत पहला वाणिज्यिक रूप से विकसित डिवाइस बनाया गया था। यह उपकरण एक मछली थी जो अपने आप को तैरने में सक्षम थी, एक ईएपी मांसपेशियों का उपयोग करके अपनी पूंछ ले जा रही थी। लेकिन व्यावहारिक विकास में प्रगति संतोषजनक नहीं रही है।

एसआरआई इंटरनेशनल में 1 99 0 के दशक में डीएआरपीए-वित्त पोषित शोध और रॉन पेलरीन के नेतृत्व में सिलिकॉन और ऐक्रेलिक पॉलिमर का उपयोग करके इलेक्ट्रोएक्टिव पॉलिमर विकसित हुआ; 2003 में औद्योगिक उत्पादन के साथ 2003 में कंपनी कृत्रिम मांसपेशियों में प्रौद्योगिकी को बंद कर दिया गया था। 2010 में, कृत्रिम मांसपेशी बेयर MaterialScience की सहायक कंपनी बन गई।

प्रकार
ईएपी में कई विन्यास हो सकते हैं, लेकिन आमतौर पर दो प्रमुख वर्गों में विभाजित होते हैं: डाइलेक्ट्रिक और आयनिक।

ढांकता हुआ
डाइलेक्ट्रिक ईएपी ऐसी सामग्रियां हैं जिनमें इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों द्वारा दो इलेक्ट्रोड के बीच होता है जो पॉलिमर निचोड़ते हैं। डाइलेक्ट्रिक इलास्टोमर बहुत अधिक उपभेदों में सक्षम होते हैं और मूल रूप से एक संधारित्र होते हैं जो वोल्टेज को मोटाई में संपीड़ित करने और विद्युत क्षेत्र के कारण क्षेत्र में विस्तार करने की अनुमति देकर वोल्टेज लागू होता है। इस प्रकार के ईएपी को आम तौर पर उच्च विद्युत क्षेत्रों (सैकड़ों से हजारों वोल्ट) का उत्पादन करने के लिए एक बड़े एक्ट्यूएशन वोल्टेज की आवश्यकता होती है, लेकिन बहुत कम विद्युत बिजली की खपत होती है। डाइलेक्ट्रिक ईएपी को किसी दिए गए स्थान पर एक्ट्यूएटर को रखने की कोई शक्ति की आवश्यकता नहीं होती है। उदाहरण electrostrictive बहुलक और ढांकता हुआ elastomers हैं।

फेरोइलेक्ट्रिक पॉलिमर
फेरोइलेक्ट्रिक पॉलिमर क्रिस्टलीय ध्रुवीय बहुलक का एक समूह हैं जो फेरोइलेक्ट्रिक भी हैं, जिसका अर्थ है कि वे एक स्थायी विद्युत ध्रुवीकरण को बनाए रखते हैं जिसे बाहरी विद्युत क्षेत्र में उलट या स्विच किया जा सकता है। फेरोइलेक्ट्रिक पॉलिमर, जैसे पॉलीविनाइडिडेन फ्लोराइड (पीवीडीएफ) का उपयोग ध्वनिक ट्रांसड्यूसर और इलेक्ट्रोमेकैनिकल एक्ट्यूएटर में उनके अंतर्निहित पायजोइलेक्ट्रिक प्रतिक्रिया के कारण होता है, और गर्मी सेंसर के रूप में उनके निहित पाइरोइलेक्ट्रिक प्रतिक्रिया के कारण होता है।

इलेक्ट्रोस्ट्रिक्टिव भ्रष्टाचार पॉलिमर
इलेक्ट्रोस्ट्रिक्टिव ग्राफ्ट पॉलिमर ब्रांचिंग साइड चेन के साथ लचीली रीढ़ की हड्डी श्रृंखलाओं से युक्त होते हैं। पड़ोसी रीढ़ की हड्डी पॉलिमर पर साइड चेन क्रॉस लिंक और क्रिस्टल इकाइयों को बनाते हैं। रीढ़ की हड्डी और साइड चेन क्रिस्टल इकाइयां तब ध्रुवीकृत मोनोमर्स बना सकती हैं, जिनमें आंशिक शुल्क वाले परमाणु होते हैं और चित्रा 2 में दिखाए गए द्विध्रुवीय क्षण उत्पन्न करते हैं। जब एक विद्युत क्षेत्र लागू होता है, तो प्रत्येक आंशिक चार्ज पर बल लागू होता है और पूरे घूर्णन का कारण बनता है बहुलक इकाई। यह रोटेशन इलेक्ट्रोस्ट्रिटिव तनाव और बहुलक के विरूपण का कारण बनता है।

तरल क्रिस्टलीय बहुलक
मुख्य श्रृंखला तरल क्रिस्टलीय बहुलक में एक दूसरे से लचीला स्पेसर द्वारा जुड़े मेसोजेनिक समूह होते हैं। रीढ़ की हड्डी के भीतर मेसोजन मेसोफेज संरचना का निर्माण करते हैं जिससे बहुलक खुद को मेसोफेज की संरचना के साथ संगत संरचना को अपनाने के लिए प्रेरित करता है। पॉलिमर संरचना के साथ तरल क्रिस्टलीय आदेश के प्रत्यक्ष युग्मन ने मुख्य श्रृंखला श्रृंखला तरल क्रिस्टलीय इलास्टोमर को बड़ी मात्रा में ब्याज दिया है। अत्यधिक उन्मुख इलास्टोमर के संश्लेषण में बहुलक श्रृंखला दिशा के साथ एक बड़े तनाव थर्मल एक्ट्यूएशन होता है जिसमें तापमान भिन्नता होती है जिसके परिणामस्वरूप अद्वितीय यांत्रिक गुण और यांत्रिक अनुप्रयोगों के रूप में संभावित अनुप्रयोग होते हैं।

ईओण का
आयनिक ईएपी, जिसमें अभिनय पॉलिमर के अंदर आयनों के विस्थापन के कारण होता है। एक्ट्यूएशन के लिए केवल कुछ वोल्ट की आवश्यकता होती है, लेकिन आयनिक प्रवाह एक्ट्यूएशन के लिए आवश्यक उच्च विद्युत शक्ति का तात्पर्य है, और एक्ट्यूएटर को किसी दिए गए स्थान पर रखने के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है। आयनिक ईएपीएस के उदाहरण प्रवाहकीय बहुलक, आयनिक बहुलक-धातु composites (आईपीएमसी), और उत्तरदायी जैल हैं। फिर भी एक और उदाहरण एक बकी जेल एक्ट्यूएटर है, जो पोलीइलेक्ट्रोइट सामग्री की एक बहुलक-समर्थित परत है जिसमें दो इलेक्ट्रोड परतों के बीच एक आयनिक तरल सैंडविच होता है जिसमें आयनिक तरल के एक जेल होते हैं जिसमें सिंगल-दीवार कार्बन नैनोट्यूब होते हैं। यह नाम जेल की समानता से पेपर तक आता है जिसे कार्बन नैनोट्यूब, तथाकथित बकीपेपर फ़िल्टर करके बनाया जा सकता है।

इलेक्ट्रोहेलॉजिकल तरल पदार्थ
इलेक्ट्रोहेरोलॉजिकल तरल पदार्थ एक विद्युत क्षेत्र के आवेदन के साथ एक समाधान की चिपचिपाहट बदलते हैं। द्रव कम डाइलेक्ट्रिक-स्थिर तरल में बहुलक का निलंबन है। एक बड़े बिजली के क्षेत्र के आवेदन के साथ निलंबन की चिपचिपाहट बढ़ जाती है। इन तरल पदार्थों के संभावित अनुप्रयोगों में सदमे अवशोषक, इंजन माउंट और ध्वनिक डैम्पर्स शामिल हैं।

आयनिक बहुलक-धातु समग्र
आयनिक बहुलक-धातु कंपोजिट्स में पतली आयनोमेरिक झिल्ली होती है जिसमें इसकी सतह पर चढ़ाए गए महान धातु इलेक्ट्रोड होते हैं। इसमें पॉलिमर रीढ़ की हड्डी के लिए निर्धारित आयनों के प्रभार को संतुलित करने के लिए भीशन हैं। वे बहुत सक्रिय एक्ट्यूएटर हैं जो कम लागू वोल्टेज पर बहुत अधिक विरूपण दिखाते हैं और कम प्रतिबाधा दिखाते हैं। आयनिक बहुलक-धातु composites cationic काउंटर आयनों और लागू विद्युत क्षेत्र के कैथोड के बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण के माध्यम से काम करते हैं, एक योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व चित्रा 3 में दिखाया गया है। इस प्रकार के बहुलक जैव-माइमेटिक उपयोग के लिए सबसे बड़ा वादा दिखाते हैं क्योंकि कोलेजन फाइबर अनिवार्य रूप से हैं प्राकृतिक चार्ज आयनिक बहुलक से बना है। नफियन और फ्लेमियन आमतौर पर आयनिक बहुलक धातु composites का उपयोग किया जाता है।

Stimuli- उत्तरदायी जैल
Stimuli- उत्तरदायी जैल (हाइड्रोगल्स, जब सूजन एजेंट एक जलीय घोल है) एक विशेष प्रकार के सूक्ष्म बहुलक नेटवर्क हैं जो वॉल्यूम चरण संक्रमण व्यवहार के साथ हैं। ये सामग्री कुछ भौतिक (जैसे विद्युत क्षेत्र, प्रकाश, तापमान) या रासायनिक (सांद्रता) उत्तेजना के बहुत छोटे बदलावों से उनकी मात्रा, ऑप्टिकल, यांत्रिक और अन्य गुणों को उलट रूप से बदलती हैं। इन सामग्रियों की मात्रा में परिवर्तन सूजन / सिकुड़ने से होता है और प्रसार-आधारित होता है। जेल ठोस-राज्य सामग्री की मात्रा में सबसे बड़ा परिवर्तन प्रदान करते हैं। माइक्रो-फैब्रिकेशन टेक्नोलॉजीज के साथ उत्कृष्ट संगतता के साथ संयुक्त, विशेष रूप से उत्तेजना-प्रतिक्रियाशील हाइड्रोगल्स सेंसर और एक्ट्यूएटर के साथ माइक्रोसिस्टम्स के लिए मजबूत बढ़ती रुचि के हैं। अनुसंधान और अनुप्रयोग के वर्तमान क्षेत्र रासायनिक सेंसर सिस्टम, माइक्रोफ्लुइडिक्स और मल्टीमोडाल इमेजिंग सिस्टम हैं।

ढांकता हुआ और आयनिक ईएपी की तुलना
डीसी वोल्टेज के तहत सक्रिय होने पर डाइलेक्ट्रिक पॉलिमर अपने प्रेरित विस्थापन को पकड़ने में सक्षम होते हैं। यह रोबोटिक अनुप्रयोगों के लिए डाइलेक्ट्रिक पॉलिमर पर विचार करने की अनुमति देता है। इन प्रकार की सामग्रियों में उच्च यांत्रिक ऊर्जा घनत्व भी होता है और प्रदर्शन में बड़ी कमी के बिना हवा में संचालित किया जा सकता है। हालांकि, ढांकता हुआ बहुलकों को बहुत अधिक सक्रियण फ़ील्ड (> 10 वी / माइक्रोन) की आवश्यकता होती है जो टूटने के स्तर के करीब हैं।

दूसरी ओर, आयनिक बहुलक के सक्रियण के लिए केवल 1-2 वोल्ट की आवश्यकता होती है। हालांकि उन्हें गीलेपन को बनाए रखने की आवश्यकता है, हालांकि कुछ बहुलक स्वयं निहित encapsulated सक्रियकर्ता के रूप में विकसित किया गया है जो शुष्क वातावरण में उनके उपयोग की अनुमति देता है। आयनिक बहुलक भी कम इलेक्ट्रोमेकैनिकल युग्मन है। हालांकि वे बायो-माइमैटिक उपकरणों के लिए आदर्श हैं।

निस्र्पण
हालांकि कई अलग-अलग तरीकों से इलेक्ट्रोएक्टिव पॉलिमर की विशेषता हो सकती है, केवल तीन को यहां संबोधित किया जाएगा: तनाव-तनाव वक्र, गतिशील यांत्रिक थर्मल विश्लेषण, और ढांकता हुआ थर्मल विश्लेषण।

तनाव-तनाव वक्र
तनाव तनाव वक्र बहुलक के यांत्रिक गुणों जैसे कि पित्त, लोच और बहुलक की उपज शक्ति के बारे में जानकारी प्रदान करते हैं। यह एक समान दर पर बहुलक को बल प्रदान करके और परिणामस्वरूप विरूपण को मापकर किया जाता है। इस विरूपण का एक उदाहरण चित्रा 4 में दिखाया गया है। यह तकनीक सामग्री के प्रकार (भंगुर, कठिन, आदि) को निर्धारित करने के लिए उपयोगी है, लेकिन यह एक विनाशकारी तकनीक है क्योंकि पॉलिमर फ्रैक्चर तक तनाव बढ़ जाता है।

गतिशील यांत्रिक थर्मल विश्लेषण (डीएमटीए)
गतिशील यांत्रिक विश्लेषण दोनों एक विनाशकारी तकनीक है जो आणविक स्तर पर विकृति के तंत्र को समझने में उपयोगी है। डीएमटीए में बहुलक पर एक साइनसॉइडल तनाव लागू होता है, और बहुलक के विरूपण के आधार पर लोचदार मॉड्यूलस और नमी गुणों को प्राप्त किया जाता है (माना जाता है कि बहुलक एक नमकीन हार्मोनिक ऑसीलेटर है)। लोचदार पदार्थ तनाव की यांत्रिक ऊर्जा लेते हैं और इसे संभावित ऊर्जा में परिवर्तित करते हैं जिसे बाद में पुनर्प्राप्त किया जा सकता है। एक आदर्श वसंत अपने संभावित आकार (कोई धुंधला) हासिल करने के लिए सभी संभावित ऊर्जा का उपयोग नहीं करेगा, जबकि एक तरल प्रवाह की सभी संभावित ऊर्जा का उपयोग करेगा, कभी भी इसकी मूल स्थिति या आकार (उच्च नमी) पर वापस नहीं आ जाएगा। एक विस्कोलेस्टिक पॉलिमर दोनों प्रकार के व्यवहार का संयोजन प्रदर्शित करेगा।

डाइलेक्ट्रिक थर्मल विश्लेषण (डीईटीए)
डीईटीए डीएमटीए के समान है, लेकिन एक वैकल्पिक यांत्रिक बल के बजाय एक वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र लागू होता है। लागू क्षेत्र नमूना के ध्रुवीकरण का कारण बन सकता है, और यदि बहुलक में ऐसे समूह होते हैं जिनमें स्थायी डिप्लोल्स (चित्रा 2 में) होते हैं, तो वे विद्युत क्षेत्र के साथ संरेखित होंगे। पारगम्यता को आयाम में परिवर्तन से मापा जा सकता है और ढांकता हुआ भंडारण और हानि घटकों में हल किया जा सकता है। विद्युत विस्थापन क्षेत्र को भी वर्तमान का पालन करके मापा जा सकता है। एक बार फ़ील्ड हटा दिए जाने के बाद, डिप्लोल्स एक यादृच्छिक अभिविन्यास में वापस आराम करेंगे।

अनुप्रयोगों
कई बहुलक पदार्थों को संसाधित करने में आसानी के कारण ईएपी सामग्रियों को आसानी से विभिन्न आकारों में निर्मित किया जा सकता है, जिससे उन्हें बहुत बहुमुखी सामग्री मिलती है। ईएपी के लिए एक संभावित अनुप्रयोग यह है कि वे स्मार्ट एक्ट्यूएटर बनाने के लिए संभावित रूप से माइक्रोइलेक्ट्रोमेनिकल सिस्टम (एमईएमएस) में एकीकृत किए जा सकते हैं।

कृत्रिम मांसपेशियों
सबसे संभावित व्यावहारिक अनुसंधान दिशा के रूप में, कृत्रिम मांसपेशियों में ईएपी का उपयोग किया गया है। उच्च फ्रैक्चर क्रूरता, बड़े एक्ट्यूएशन तनाव और अंतर्निहित कंपन डंपिंग के साथ जैविक मांसपेशियों के संचालन को अनुकरण करने की उनकी क्षमता इस क्षेत्र में वैज्ञानिकों का ध्यान आकर्षित करती है।

स्पर्श प्रदर्शन
हाल के वर्षों में, “रीफ्रेशेबल ब्रेल डिस्प्ले के लिए इलेक्ट्रो सक्रिय पॉलिमर” तेजी से पढ़ने और कंप्यूटर सहायक संचार में दृष्टिहीन लोगों की सहायता के लिए उभरा है। यह अवधारणा एक सरणी रूप में कॉन्फ़िगर किए गए ईएपी एक्ट्यूएटर का उपयोग करने पर आधारित है। एक ईएपी फिल्म के एक तरफ इलेक्ट्रोड की पंक्तियां और अन्य सरणी में अलग-अलग तत्वों को सक्रिय करते हैं। प्रत्येक तत्व को ब्रेल डॉट के साथ रखा जाता है और चयनित तत्व की मोटाई में वोल्टेज लगाकर कम किया जाता है, जिससे स्थानीय मोटाई में कमी आती है। कंप्यूटर नियंत्रण के तहत, पढ़ने के लिए जानकारी का प्रतिनिधित्व करने वाले उच्च और निम्न स्तर के स्पर्श पैटर्न बनाने के लिए बिंदुओं को सक्रिय किया जाएगा।

एक आभासी सतह के दृश्य और स्पर्श इंप्रेशन एक उच्च संकल्प स्पर्श प्रदर्शन, एक तथाकथित “कृत्रिम त्वचा” (Fig.6) द्वारा प्रदर्शित होते हैं। इन मोनोलिथिक उपकरणों में उत्तेजना-प्रतिक्रियाशील हाइड्रोगल्स के आधार पर हजारों मल्टीमोडाल मॉड्यूलर (एक्ट्यूएटर पिक्सल) शामिल हैं। प्रत्येक मॉड्यूलर व्यक्तिगत रूप से उनके संचरण, ऊंचाई और नरमता को बदलने में सक्षम है। दृष्टिहीन लोगों के लिए ग्राफिक डिस्प्ले के रूप में उनके संभावित उपयोग के अलावा ऐसे डिस्प्ले टचपैड और कंसोल की मुफ्त प्रोग्राम करने योग्य कुंजी के रूप में दिलचस्प हैं।

microfluidics
ईएपी सामग्रियों में माइक्रोफ्लुइडिक्स के लिए बड़ी क्षमता होती है जैसे कि दवा वितरण प्रणाली, माइक्रोफ्लुइडिक डिवाइस और लैब-ऑन-ए-चिप। साहित्य में रिपोर्ट की गई पहली माइक्रोफ्लुइडिक प्लेटफॉर्म तकनीक उत्तेजना-उत्तरदायी जैल पर आधारित है। जल हाइड्रोगेल-आधारित माइक्रोफ्लुइडिक उपकरणों के इलेक्ट्रोलिसिस से बचने के लिए मुख्य रूप से तापमान-उत्तरदायी बहुलक पर आधारित होते हैं जो कम महत्वपूर्ण समाधान तापमान (एलसीएसटी) विशेषताओं के साथ होते हैं, जिन्हें इलेक्ट्रोथर्मिक इंटरफ़ेस द्वारा नियंत्रित किया जाता है। दो प्रकार के माइक्रोप्रम्प ज्ञात हैं, एक प्रसार माइक्रोप्रम्प और विस्थापन माइक्रोप्रम्प। उत्तेजना-प्रतिक्रियाशील हाइड्रोगल्स के आधार पर माइक्रोवेव्स कुछ फायदेमंद गुण दिखाते हैं जैसे कि कण सहिष्णुता, कोई रिसाव और उत्कृष्ट दबाव प्रतिरोध। इन माइक्रोफ्लुइडिक मानक घटकों के अलावा हाइड्रोगेल प्लेटफॉर्म भी रासायनिक सेंसर और माइक्रोफ्लुइडिक घटकों का एक उपन्यास वर्ग प्रदान करता है, रासायनिक ट्रांजिस्टर (जिसे चेस्टोस्टेट वाल्व भी कहा जाता है)। ये उपकरण तरल प्रवाह को नियंत्रित करते हैं यदि कुछ रसायनों की दहलीज एकाग्रता तक पहुंच जाती है। रासायनिक ट्रांजिस्टर microchemomechanical तरल पदार्थ एकीकृत सर्किट का आधार बनाते हैं। “रासायनिक आईसीएस” प्रक्रिया विशेष रूप से रासायनिक जानकारी, ऊर्जा-स्व-संचालित होती है, स्वचालित रूप से संचालित होती है और बड़े पैमाने पर एकीकरण के लिए सक्षम होती है।

एक और माइक्रोफ्लुइडिक प्लेटफार्म आयनोमेरिक सामग्री पर आधारित है। उस सामग्री से बने पंप्स कम वोल्टेज (बैटरी) ऑपरेशन, बेहद कम शोर हस्ताक्षर, उच्च प्रणाली दक्षता, और प्रवाह दर का अत्यधिक सटीक नियंत्रण प्रदान कर सकते हैं।

ईएपी एक्ट्यूएटर के अद्वितीय गुणों से लाभ प्राप्त करने वाली एक और तकनीक ऑप्टिकल झिल्ली है। उनके कम मॉड्यूलस के कारण, actuators की यांत्रिक प्रतिबाधा, वे आम ऑप्टिकल झिल्ली सामग्री के साथ अच्छी तरह से मेल खाते हैं। इसके अलावा, एक एकल ईएपी actuator विस्थापन पैदा करने में सक्षम है जो micrometers से सेंटीमीटर तक है। इस कारण से, इन सामग्रियों का उपयोग स्थिर आकार सुधार और जिटर दमन के लिए किया जा सकता है। इन actuators भी वायुमंडलीय हस्तक्षेप के कारण ऑप्टिकल aberrations के लिए सही करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।

चूंकि ये सामग्रियां उत्कृष्ट इलेक्ट्रोएक्टिव चरित्र प्रदर्शित करती हैं, ईएपी सामग्री बायोमेमेटिक-रोबोट अनुसंधान, तनाव सेंसर और ध्वनिक क्षेत्र में संभावित दिखाती है, जिससे निकट भविष्य में ईएपी अधिक आकर्षक अध्ययन विषय बन जाएंगे। वे humanoid रोबोट में चेहरे की मांसपेशियों और हाथ की मांसपेशियों जैसे विभिन्न actuators के लिए इस्तेमाल किया गया है।

भविष्य की दिशाएं
ईएपी का क्षेत्र परिपक्व से बहुत दूर है, जो कई मुद्दों को छोड़ देता है जिन्हें अभी भी काम करने की आवश्यकता है। पानी की अपरिवर्तनीय सतह को डिजाइन करके ईएपी की प्रदर्शन और दीर्घकालिक स्थिरता में सुधार किया जाना चाहिए। यह ईएपी में निहित पानी की वाष्पीकरण को रोक देगा, और ईएपी एक जलीय पर्यावरण में डूबे हुए होने पर सकारात्मक काउंटर आयनों के संभावित नुकसान को भी कम करेगा। एक दोष मुक्त प्रवाहकीय सतह का उत्पादन करने के तरीकों का उपयोग करके बेहतर सतह चालकता का पता लगाया जाना चाहिए। यह संभवतः धातु वाष्प जमावट या अन्य डोपिंग विधियों का उपयोग करके किया जा सकता है। एक मोटी प्रवाहकीय परत बनाने के लिए प्रवाहकीय बहुलक का उपयोग करना भी संभव हो सकता है। गर्मी प्रतिरोधी ईएपी ईएपी समग्र में गर्मी की पीढ़ी के कारण ईएपी की आंतरिक संरचना को नुकसान पहुंचाए बिना उच्च वोल्टेज पर ऑपरेशन की अनुमति देने के लिए वांछनीय होगा। गति के संभावित तरीकों की सीमा को बढ़ाने के लिए विभिन्न विन्यासों (जैसे फाइबर और फाइबर बंडल) में ईएपी का विकास भी फायदेमंद होगा।