אלסטומר דיאלקטרי

אלסטומרים דיאלקטרים הם חומרים אלסטיים בעלי תכונות דיאלקטריות. הם מאופיינים ביכולת לעבור דפורמציות גדולות תחת עירור חשמלי, לצד זמן תגובה קצר, משקל נמוך ועלות נמוכה. אלסטומרים דיאלקטרים נחשבים לחומרים חכמים, חומרים אשר אחד מהמאפיינים שלהם משתנה בצורה משמעותית תחת עירור חיצוני. החומרים התגלו במהלך שנות ה-90 ומאז נחקרים באקדמיה, וזמינים מסחרית אצל מספר יצרנים בשוק.

עקרון פעולה

ערור אלסטומר דיאלקטרי באמצעות מתח חשמלי מתבצע דרך אלקטרודות גמישות (כגון גריז המכיל סיבי פחמן) אשר מרוחות על שתי דפונות נגדיות של החומר. כאשר מעוררים את החומר במתח חשמלי $U$, הדיפולים בתוכו מסתדרים מחדש בהתאם למתח. קיטוב חשמלי זה נוטה להקטין את השדה החשמלי שנוצר עקב המתח. היות שמתח המקור הוא קבוע, מטען נוסף מצטבר על האלקטרודות. המטען יוצר כוחות קולון אשר מקרב את שתי האלקטרודות זו לזו, וגורמות לדפורמציה בחומר. הכח מתורגם ללחץ בחומר:

$$P=\epsilon _{0}\epsilon _{r}{\frac {U^{2}}{Z^{2}}}$$

כאשר $\epsilon _{o}$ הוא המקדם הדיאלקטרי של ריק, $\epsilon _{r}$ הוא המקדם הדיאלקטרי של החומר ו-$Z$ הוא עובי החומר. למעשה, החומר מתכווץ לכיוון אחד ועקב אי דחיסות מתרחב לכיוונים האחרים. מקדם הדיאלקטרי של החומרים הוא נמוך יחסית, בסדר גודל של 3 עד 10, ולפיכך מתח ערור אופייני הוא בסדר גודל של מספר קילו-וולט על מנת ליצור דפורמציה משמעותית.

שימושים

• משאבות
• שרירים מלאכותיים
• מסנני רעשים
• הנחתת רעידות אקטיבית
• אופטיקה אדאבפיבית

לקריאה נוספת

* Federico Carpi, Danilo De Rossi, Roy Kornbluh, Ronald Pelrine and Peter Sommer-Larsen, Dielectric Elastomers Electromechanical Transducers, Elsevier Ltd, 2008