புதிய ஃபெரோஎலக்ட்ரிக் பொருள் Ferroelectric material gives robots muscles ரோபோக்களுக்கு தசைகளை கொடுக்க முடியும்?

ஒரு புதிய வகை ஃபெரோஎலக்ட்ரிக் பாலிமர் (Ferroelectric material gives robots muscles) மின் ஆற்றலை மெக்கானிக்கல் ஸ்ட்ரெய்னாக மாற்றுவதில் சிறப்பாக உள்ளது.

மருத்துவ சாதனங்கள், மேம்பட்ட ரோபாட்டிக்ஸ் மற்றும் துல்லியமான பொருத்துதல் அமைப்புகளில் பயன்பாடுகளுக்கு அதிக திறன் கொண்ட உயர் செயல்திறன் இயக்கக் கட்டுப்படுத்தி அல்லது ‘ஆக்சுவேட்டராக’ உறுதியளிக்கிறது.

இயந்திர விகாரம், சக்தியைப் பயன்படுத்தும்போது ஒரு பொருள் எவ்வாறு வடிவத்தை மாற்றுகிறது என்பது ஒரு ஆக்சுவேட்டருக்கு ஒரு முக்கியமான பண்பு ஆகும். இது மின் ஆற்றல் போன்ற வெளிப்புற சக்தியைப் பயன்படுத்தும்போது மாறும் அல்லது சிதைக்கும் எந்தவொரு பொருளும் ஆகும்.

பாரம்பரியமாக, இந்த ஆக்சுவேட்டர் பொருட்கள் திடமானவை. ஆனால் ஃபெர்ரோ எலக்ட்ரிக் பாலிமர்கள் போன்ற மென்மையான ஆக்சுவேட்டர்கள் அதிக நெகிழ்வுத்தன்மை மற்றும் சுற்றுச்சூழல் தழுவல் ஆகியவற்றைக் காட்டுகின்றன. பாரம்பரிய பைசோ எலக்ட்ரிக் பாலிமர் கலவைகளின் வரம்புகளை கடக்க ஃபெரோஎலக்ட்ரிக் பாலிமர் நானோகாம்போசைட்டுகளின் திறனை ஆராய்ச்சி நிரூபித்தது.

மேம்பட்ட திரிபு செயல்திறன் மற்றும் இயந்திர ஆற்றல் அடர்த்தி கொண்ட மென்மையான ஆக்சுவேட்டர்களின் வளர்ச்சிக்கு ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய வழியை வழங்குகிறது. மென்மையான ஆக்சுவேட்டர்கள் அதன் வலிமை, சக்தி மற்றும் நெகிழ்வுத்தன்மை காரணமாக ரோபாட்டிக்ஸ் ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு குறிப்பாக ஆர்வமாக உள்ளன.

“செயற்கை தசை என்று நாம் குறிப்பிடும் ஒரு வகையான மென்மையான ரோபாட்டிக்ஸ் இப்போது நம்மிடம் இருக்க முடியும்” என்று பென் ஸ்டேட் மெட்டீரியல் சயின்ஸ் மற்றும் இன்ஜினியரிங் பேராசிரியரும், சமீபத்தில் நேச்சர் மெட்டீரியல்ஸில் வெளியிடப்பட்ட ஆய்வின் இணை ஆசிரியருமான கிங் வாங் கூறினார்.

இது ஒரு பெரிய திரிபுக்கு கூடுதலாக அதிக சுமையைச் சுமக்கக்கூடிய மென்மையான பொருளைக் கொண்டிருக்க உதவும். அதனால் அந்த பொருள் மனித தசையை பிரதிபலிக்கும். மனித தசைக்கு நெருக்கமாக இருக்கும். இருப்பினும், இந்த பொருட்கள் அவற்றின் வாக்குறுதியை நிறைவேற்றுவதற்கு முன்பு கடக்க சில தடைகள் உள்ளன.

மேலும் இந்த தடைகளுக்கு சாத்தியமான தீர்வுகள் ஆய்வில் முன்மொழியப்பட்டுள்ளன. ஃபெரோஎலக்ட்ரிக்ஸ் என்பது வெளிப்புற மின் கட்டணம் செலுத்தப்படும் போது தன்னிச்சையான மின் துருவமுனைப்பை நிரூபிக்கும் பொருட்களின் ஒரு வகையாகும் மற்றும் பொருட்களில் நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை கட்டணங்கள் வெவ்வேறு துருவங்களுக்கு செல்கின்றன.

கட்ட மாற்றத்தின் போது இந்த பொருட்களில் திரிபு, இந்த விஷயத்தில் மின் ஆற்றலை இயந்திர ஆற்றலாக மாற்றுவது, அதன் வடிவம் போன்ற பண்புகளை முழுவதுமாக மாற்றி, அவற்றை ஆக்சுவேட்டர்களாக பயனுள்ளதாக மாற்றும். ஃபெரோஎலக்ட்ரிக் ஆக்சுவேட்டரின் பொதுவான பயன்பாடானது இன்க்ஜெட் பிரிண்டர் ஆகும்.

இதில் மின் கட்டணம் என்பது ஆக்சுவேட்டரின் வடிவத்தை மாற்றுகிறது. இது காகிதத்தில் மை வைப்பதற்காக உரை மற்றும் படங்களை உருவாக்குகிறது. பல ஃபெரோஎலக்ட்ரிக் பொருட்கள் மட்பாண்டங்களாக இருக்கும்போது, ​​அவை பாலிமர்களாகவும் இருக்கலாம்.

பல ஒத்த அலகுகளால் செய்யப்பட்ட இயற்கை மற்றும் செயற்கை பொருட்களின் ஒரு வகை. உதாரணமாக, டிஎன்ஏ நைலானைப் போலவே ஒரு பாலிமர் ஆகும். ஃபெரோஎலக்ட்ரிக் பாலிமர்களின் ஒரு நன்மை என்னவென்றால், அவை செயல்பாட்டிற்குத் தேவையான மின்சார புலம் தூண்டப்பட்ட திரிபுகளின் மிகப்பெரிய அளவை வெளிப்படுத்துகின்றன.

மட்பாண்டங்கள் போன்ற ஆக்சுவேட்டர்களுக்குப் பயன்படுத்தப்படும் மற்ற ஃபெரோ எலக்ட்ரிக் பொருட்களால் உருவாக்கப்படுவதை விட இந்த திரிபு அதிகமாக உள்ளது.

ஃபெரோஎலக்ட்ரிக் பொருட்களின் இந்த பண்பு, அதிக நெகிழ்வுத்தன்மை, மற்ற ஃபெரோஎலக்ட்ரிக் பொருட்களுடன் ஒப்பிடும்போது குறைந்த விலை மற்றும் குறைந்த எடை ஆகியவற்றுடன், வளர்ந்து வரும் மென்மையான ரோபாட்டிக்ஸ், நெகிழ்வான பாகங்கள் மற்றும் எலக்ட்ரானிக்ஸ் கொண்ட ரோபோக்களின் வடிவமைப்பு ஆகியவற்றில் ஆராய்ச்சியாளர்களுக்கு மிகுந்த ஆர்வத்தை அளிக்கிறது.

“இந்த ஆய்வில், மென்மையான பொருள் செயல்படுத்தும் துறையில் இரண்டு முக்கிய சவால்களுக்கு தீர்வுகளை நாங்கள் முன்மொழிந்தோம்” என்று வாங் கூறினார். மென் பொருள்களின் விசையை எவ்வாறு மேம்படுத்துவது என்பது ஒன்று. பாலிமர்களான மென்மையான இயக்கப் பொருட்கள் மிகப்பெரிய திரிபு கொண்டவை என்பதை நாங்கள் அறிவோம்.

ஆனால் அவை பைசோ எலக்ட்ரிக் மட்பாண்டங்களுடன் ஒப்பிடும்போது மிகவும் குறைவான சக்தியை உருவாக்குகின்றன. இரண்டாவது சவால் என்னவென்றால், ஒரு ஃபெரோஎலக்ட்ரிக் பாலிமர் ஆக்சுவேட்டருக்கு பொதுவாக மிக அதிக ஓட்டுநர் புலம் தேவைப்படுகிறது.

இது ஒரு ஆக்சுவேட்டரின் வடிவ மாற்றம் போன்ற அமைப்பில் மாற்றத்தை விதிக்கும் சக்தியாகும். இந்த வழக்கில், ஆக்சுவேட்டராக மாறுவதற்குத் தேவையான ஃபெரோஎலக்ட்ரிக் எதிர்வினைக்குத் தேவையான பாலிமரில் வடிவ மாற்றத்தை உருவாக்க உயர் ஓட்டுநர் புலம் அவசியம்.

ஃபெரோஎலக்ட்ரிக் பாலிமர்களின் செயல்திறனை மேம்படுத்த முன்மொழியப்பட்ட தீர்வு ஒரு பெர்கோலேட்டிவ் ஃபெரோ எலக்ட்ரிக் பாலிமர் நானோகாம்போசைட்டை உருவாக்குகிறது. இது பாலிமருடன் இணைக்கப்பட்ட ஒரு வகையான மைக்ரோஸ்கோபிக் ஸ்டிக்கர் ஆகும்.

நானோ துகள்களை ஒரு வகை பாலிமரில் இணைத்து, பாலிவினைலைடின் ஃவுளூரைடு, ஆராய்ச்சியாளர்கள் பாலிமருக்குள் ஒன்றோடொன்று இணைக்கப்பட்ட துருவங்களின் வலையமைப்பை உருவாக்கினர்.

இந்த நெட்வொர்க் ஒரு ஃபெரோஎலக்ட்ரிக் கட்ட மாற்றத்தை சாதாரணமாக தேவைப்படுவதை விட மிகக் குறைந்த மின்சார புலங்களில் தூண்டியது. ஜூல் வெப்பமாக்கலைப் பயன்படுத்தி மின் வெப்ப முறை மூலம் இது அடையப்பட்டது. இது ஒரு கடத்தி வழியாக செல்லும் மின்சாரம் வெப்பத்தை உருவாக்கும் போது நிகழ்கிறது.

நானோகாம்போசிட் பாலிமரில் கட்ட மாற்றத்தைத் தூண்டுவதற்கு ஜூல் வெப்பமாக்கலைப் பயன்படுத்துவதன் விளைவாக, ஃபெரோஎலக்ட்ரிக் கட்ட மாற்றத்திற்கு பொதுவாக தேவைப்படும் மின்சார புலத்தின் வலிமையில் 10% க்கும் குறைவாக மட்டுமே தேவைப்படுகிறது.

“பொதுவாக, ஃபெரோஎலக்ட்ரிக் பொருட்களில் உள்ள இந்த திரிபு மற்றும் விசை ஒரு தலைகீழ் உறவில் ஒன்றோடொன்று தொடர்புடையது” என்று வாங் கூறினார். இப்போது நாம் அவற்றை ஒரு பொருளாக ஒருங்கிணைக்க முடியும். மேலும் ஜூல் வெப்பமாக்கலைப் பயன்படுத்தி அதை இயக்குவதற்கான புதிய அணுகுமுறையை நாங்கள் உருவாக்கினோம்.

ஓட்டுநர் புலம் மிகவும் குறைவாக, 10% க்கும் குறைவாக இருப்பதால், இந்த புதிய பொருளைப் பயன்படுத்தலாம். மருத்துவ சாதனங்கள், ஆப்டிகல் சாதனங்கள் மற்றும் மென்மையான ரோபாட்டிக்ஸ் போன்ற குறைந்த ஓட்டுநர் புலம் பல பயன்பாடுகளுக்கு பயனுள்ளதாக இருக்கும்.