2013年9月10日 星期二

以介電彈性體為基礎的致動裝置

致動器(actuator)是將能量轉換為可利用之機械能的裝置,例如電動馬達可將電能轉換為機械能,是一簡易的致動器。

隨著科技發展,各式各樣不同的致動器出現在市場上,較為有名的例子是利用壓電陶瓷(一種會因為外加電壓而改變體積的材料)製作的馬達,這種致動器可達到遠高於電動馬達的精準度,因此被廣泛應用在相機上,由於致動時會伴隨高頻的振動,因此又稱為超音波馬達。另外,它也被用於製作手機的振動馬達。

彈性體(elastomer)是一種低楊氏係數(容易形變)、高破換應變(在大的形變後仍可恢復原形)的材料,通常也被稱為橡膠。選用絕緣的彈性體(介電彈性體)作一薄板,兩面夾以電極,則通以直流電場時兩側電極的吸引力將導致彈性體形變,因此可作為致動器。

這種致動器從1990年代便開始被大量的研究,最近研究發現若用水膠(hydrogel,會因水大量膨脹的聚合物)電極來取代金屬電極,可具有透明、高頻驅動、柔軟、生物體友善等特性。因此,有機會被應用於消音窗戶(以相反地振動的方式抵銷聲音的窗戶)、觸控板、生物體內裝置等等。

參考文獻

John A. Rogers, A Clear Advance in Soft Actuators, Science (341), 968 (2013)