受電場作用可伸縮的人工材料,即所謂電活性高聚物,可將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。硅薄膜材料是其中一個(gè)主要品種,具有廣泛的應(yīng)用前景,其重要的應(yīng)用領(lǐng)域之一是用于制造人造肌肉。目前的硅薄膜材料厚度在微米級別,需要的工作電壓為幾百伏特,這對于人造肌肉的工作條件來說要求太高。如果硅薄膜厚度能控制在納米級別,則工作電壓可大大降低,但能產(chǎn)生的推動(dòng)力則很小,需要將數(shù)千層薄膜疊加在一起使用,才能產(chǎn)生足夠的動(dòng)力,現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝很難制備這種具有“三明治”結(jié)構(gòu)的多層硅薄膜復(fù)合材料。
瑞士巴塞爾大學(xué)和瑞士聯(lián)邦材料研究所的研究人員新近開發(fā)出一種制備硅薄膜材料的新技術(shù),可制備厚度在納米級別的硅薄膜,形成的薄膜表面平滑、厚度均勻。將數(shù)千層薄膜材料疊加后形成的人造肌肉材料,工作電壓只需要40伏特,這一電壓值通過常見的紐扣電池即可實(shí)現(xiàn)??蒲腥藛T表示,這種材料將很快應(yīng)用于人體植入裝置的制造,治療各種失禁癥狀。
這項(xiàng)新技術(shù)的另一重要意義是使用了交流電噴工藝,即將硅溶解在溶液中通過高壓電場作用噴霧形成硅薄膜,其獨(dú)特性在于不是通常使用的直流電,而是使用交流電,因此工藝簡單、更加適合大規(guī)模生產(chǎn),可實(shí)現(xiàn)百萬件的生產(chǎn)規(guī)模,開發(fā)適用于汽車等大批量產(chǎn)品的新用途,如用于汽車中多種部件(如可折疊部件、后視鏡、車燈、雨刮等)以及工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的各種夾具、開關(guān)、閥門驅(qū)動(dòng)等。