Американські інженери розробили м'який актуатор, здатний згинатися заданим чином під дією електричного струму. В основі руху актуатора лежить створення за допомогою внутрішньої системи електродів електричного поля, розподіл якого визначає форму вигину поверхні, розповідають автори статті в.
У більшості пристроїв з рухомими елементами конструкції застосовуються електромотори і механічні передачі. Однак чимало інженерів працює над створенням актуаторів інших типів, зокрема м'яких. Такий тип актуаторів значно полегшує їх застосування в медичних пристроях, що викликало значний інтерес до них в останні роки. Але більшість подібних розробок мають чітко задану схему руху, наприклад, вигин за заданою траєкторією. Це обмежує їх застосування і часто вимагає використання відразу декількох актуаторів.
Інженери Ехсан Хаджієсмаїлі (Ehsan Hajiesmaili) і Девід Кларк (David Clarke) з Гарвардського університету розробили м'який актуатор з керованою інтенсивністю вигину. В основному актуатор складається з діелектричного еластомера. Принцип роботи такого актуатора полягає у створенні нерівномірно розподіленого електричного поля, що змушує діелектрик деформуватися. Для створення поля інженери розробили багатошарову конструкцію, що складається з еластомера і одношарових вуглецевих нанотрубок. Автори вибрали для більшості прототипів конструкцію, що складається з концентричних кругових електродів, що складаються з двох матеріалів. Електроди розташовуються післяйно, причому з кожним новим шаром діаметр електрода зменшується.
Якщо до електродів додано напругу, на місці їх перетину утворюється електричне поле. Завдяки йому актуатор піддається двом видам деформації: радіально спрямованого розширення шарів і вертикально спрямованого стиснення та зменшення відстані між електродами. Такий характер деформації призводить до її нерівномірного розподілу і при використанні кругових концентричних електродів актуатор найсильніше розтягується в центрі і слабкіше у країв.
Крім кругових електродів автори роботи також експериментували з іншими конструкціями. Наприклад, вони створили схему круглого актуатора з електродами, що мають форму чверті кола. В результаті при подачі напруги до електродів актуатор згинається навпіл. Також інженери створили прямокутний актуатор з поздовжніми електродами, завдяки яким при виникненні електричного поля актуатор приймає форму сегмента тора. Нарешті, в одному з прототипів автори об'єднали відразу два набори електродів різної форми, що дозволило надавати йому форму двох типів:
Раніше дослідники створювали безліч інших м'яких актуаторів, керованих електричним полем. Наприклад, минулого року група американських і корейських вчених розробила метод друку актуаторів довільної форми з гідрогелю. Розробка мала кілька серйозних відмінностей, наприклад, автори використовували монолітну конструкцію з одного матеріалу, однак для приведення актуатора в рух його необхідно поміщати в електроліт. Як приклад дослідники створили кілька пристроїв, у тому числі фігурку людини, здатну ходити у воді.