ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ ПОЛИМЕРНЫХ ГИДРОГЕЛЕЙ ДЛЯ МИКРОРАЗМЕРНЫХ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

Предложен новый подход к построению исполнительных устройств для автоматики и робототехники, основанный на использовании новых электроактивных полимерных материалов – набухающих гидрогелей. Получены гидрогелевые pH-чувствительные системы, содержащие два полимерных компонента – сшитые полиакриловую кислоту и поливиниловый спирт. Описана методика синтеза гибридных гидрогелей и приведены достигнутые значения их характеристик – степеней набухания в воде и водном растворе соли. Разработан способ получения гидрогелевых элементов заданной геометрической конфигурации и изготовлены образцы гидрогелей в форме цилиндров и колец. Проведены измерения механических свойств полученных гидрогелей при сжатии. Показано, что образцы гибридных гидрогелей имеют более высокую прочность и эластичность, чем однокомпонентные гидрогели полиакриловой кислоты, полученной таким же методом. Предложена конструкция исполнительного устройства, включающего гидрогель в качестве управляемого элемента. Построен экспериментальный макет такого исполнительного устройства, на котором отработана стабильность характеристик материала, разработаны методы крепления электродов и подвода электрического тока. Установлено, что образцы гидрогелей, изготовленные в форме эластичных колец, демонстрируют электромеханический отклик – сжатие при пропускании через их сечение электрического тока, что свидетельствует о возможности их использования в качестве линейно работающего генератора механического усилия. Показано, что этот эффект выражен сильнее для образцов, набухших в водном растворе сульфата натрия, чем в дистиллированной воде.