इलेक्ट्रोएक्टिव पॉलीमर

[[file:EAP-example2.png|thumb|(ए) ईएपी ग्रिपिंग उपकरण का कार्टून ड्राइंग।(बी) वोल्टेज प्रयुक्त किया जाता है और गेंद को छोड़ने के लिए ईएपी उंगलियां विकृत होती हैं।

(सी) जब वोल्टेज हटा दिया जाता है, तो ईएपी उंगलियां अपने मूल आकार में लौटें और गेंद को पकड़ें]]इलेक्ट्रोएक्टिव बहुलक (ईएपी) है, जो विद्युत क्षेत्र द्वारा उत्तेजित होने पर आकार या आकार में परिवर्तन प्रदर्शित करता है। इस प्रकार के पदार्थ का सबसे सामान्य अनुप्रयोग गति देनेवाला और सेंसर में है।  ईएपी की विशिष्ट विशेषता संपत्ति यह है कि बड़ी शक्ति को बनाए रखने के समय वे बड़ी मात्रा में विरूपण से निकलेंगे।

अधिकांश ऐतिहासिक एक्ट्यूएटर्स सिरेमिक पीजोइलेक्ट्रिक पदार्थ से बने होते हैं। जबकि ये पदार्थ बड़ी शक्तियों का सामना करने में सक्षम हैं, वे सामान्यतः केवल प्रतिशत के अंश को विकृत कर देंगे। 1990 के दशक के अंत में, यह प्रदर्शित किया गया है कि कुछ ईएपी 380% तनाव (यांत्रिकी) तक प्रदर्शित कर सकते हैं, जो किसी भी सिरेमिक एक्ट्यूएटर से कहीं अधिक है। ईएपी के लिए सबसे सामान्य अनुप्रयोगों में से कृत्रिम मांसपेशियों के विकास में रोबोटिक के क्षेत्र में है; इस प्रकार, इलेक्ट्रोएक्टिव बहुलक को अधिकांशतः कृत्रिम मांसपेशी के रूप में जाना जाता है।

इतिहास
ईएपी का क्षेत्र 1880 में वापस उभरा, जब विल्हेम रॉन्टगन ने प्रयोग तैयार किया जिसमें उन्होंने प्राकृतिक रबर की पट्टी के यांत्रिक गुणों पर इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र के प्रभाव का परीक्षण किया। रबर पट्टी छोर पर तय की गई थी और दूसरे पर द्रव्यमान से जुड़ी हुई थी। इसके बाद रबर पर विद्युत आवेशों का छिड़काव किया गया और यह देखा गया कि लंबाई बदल गई है। 1925 में पहला पीजोइलेक्ट्रिक बहुलक (इलेक्ट्रेट) खोजा गया था। इलेक्ट्रेट का निर्माण कारनौबा मोम, राल और मोम के संयोजन से किया गया था, और फिर समाधान को ठंडा कर दिया गया था, जबकि यह प्रयुक्त एकदिश धारा विद्युत पूर्वाग्रह के अधीन था। मिश्रण तब बहुलक पदार्थ में जम जाएगा जो पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शित करता है।

प्रयुक्त विद्युत प्रवाह के अतिरिक्त पर्यावरणीय स्थितियों पर प्रतिक्रिया करने वाले बहुलक भी अध्ययन के इस क्षेत्र का बड़ा भाग रहे हैं। 1949 में कत्चल्स्की एट अल। प्रदर्शित किया कि जब कोलेजन फिलामेंट्स को अम्ल या क्षार के घोल में डुबोया जाता है, तो वे मात्रा में परिवर्तन के साथ प्रतिक्रिया करेंगे। कोलेजन तंतु अम्लीय घोल में फैलते और क्षार के घोल में सिकुड़ते पाए गए। चूंकि अन्य उत्तेजनाओं (जैसे पीएच) की जांच की गई है, इसकी सरलता और व्यावहारिकता के कारण अधिकांश शोध ऐसे बहुलक विकसित करने के लिए समर्पित हैं जो जैविक प्रणालियों की नकल करने के लिए विद्युत उत्तेजनाओं का उत्तर देते हैं।

ईएपी में अगली बड़ी सफलता 1960 के दशक के अंत में हुई। 1969 में कवाई ने प्रदर्शित किया कि पोलीविनीलीडेंस फ्लोराइड (पीवीडीएफ) बड़े पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव को प्रदर्शित करता है। इसने अन्य बहुलक प्रणाली विकसित करने में अनुसंधान रुचि जगाई जो समान प्रभाव दिखाएगा। 1977 में हिदेकी शिराकावा एट अल द्वारा पहले विद्युत प्रवाहकीय बहुलक की खोज की गई थी। शिरकावा, एलन मैकडिआर्मिड और एलन हीगर के साथ, प्रदर्शित किया कि पॉलीएसिटिलीन विद्युत प्रवाहकीय था, और यह कि इसे आयोडीन वाष्प के साथ डोपिंग करके, वे इसकी विद्युत चालकता को परिमाण के 8 आदेशों तक बढ़ा सकते हैं। इस प्रकार विद्युत चालकता धातु के करीब थी। 1980 के दशक के अंत तक कई अन्य बहुलक पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रदर्शित करने के लिए दिखाए गए थे या प्रवाहकीय होने के लिए प्रदर्शित किए गए थे।

1990 के दशक की प्रारंभ में, आयनिक बहुलक-धातु सम्मिश्र (आईपीएमसी) विकसित किए गए थे और पिछले ईएपी से कहीं उत्तम इलेक्ट्रोएक्टिव गुण प्रदर्शित करने के लिए दिखाए गए थे। आईपीएमसी का प्रमुख लाभ यह था कि वे 1 या 2 वाल्ट जितनी कम वोल्टेज पर सक्रियण (विरूपण) दिखाने में सक्षम थे। यह किसी भी पिछले ईएपी से कम परिमाण का आदेश है। इन पदार्थों के लिए न केवल सक्रियण ऊर्जा बहुत कम थी, बल्कि वे बहुत बड़े विकृतियों से भी निकल सकते थे। आईपीएमसी को 380% तनाव तक कहीं भी प्रदर्शित करने के लिए दिखाया गया था, पहले से विकसित ईएपी की तुलना में बड़े परिमाण के आदेश है।

1999 में, यूसुफ बार-कोहेन ने मानव चुनौती के विरुद्ध ईएपी रोबोटिक आर्म के आर्मरेस्लिंग मैच का प्रस्ताव रखा था। यह चुनौती थी जिसमें विश्व भर के शोध समूहों ने ईएपी की मांसपेशियों से युक्त एक रोबोटिक आर्म को डिजाइन करने के लिए प्रतिस्पर्धा की थी जो एक हाथ कुश्ती मैच में मानव को हरा सकती थी। पहली चुनौती 2005 में इलेक्ट्रोएक्टिव बहुलक एक्ट्यूएटर्स एंड उपकरणों कॉन्फ्रेंस में आयोजित की गई थी। क्षेत्र का अन्य प्रमुख मील का पत्थर यह है कि ईएपी सहित कृत्रिम मांसपेशी के रूप में पहला व्यावसायिक रूप से विकसित उपकरण 2002 में जापान में ईमेक्स द्वारा निर्मित किया गया था। यह उपकरण मछली थी जो ईएपी मांसपेशी का उपयोग करके अपनी पूंछ को हिलाते हुए अपने आप तैरने में सक्षम थी। लेकिन व्यावहारिक विकास में प्रगति संतोषजनक नहीं रही है।

1990 के दशक में श्री इंटरनेशनल में डीएआरपीए द्वारा वित्त पोषित अनुसंधान और रॉन पेलरीन के नेतृत्व में सिलिकॉन और ऐक्रेलिक बहुलक का उपयोग करके इलेक्ट्रोएक्टिव बहुलक विकसित किया; प्रौद्योगिकी 2003 में कंपनी कृत्रिम पेशी (कंपनी) में प्रारंभ हुई थी, जिसका औद्योगिक उत्पादन 2008 में प्रारंभ हुआ था। 2010 में, आर्टिफिशियल मसल बायर पदार्थ विज्ञान की सहायक कंपनी बन गई।

प्रकार
ईएपी के कई विन्यास हो सकते हैं, लेकिन सामान्यतः दो प्रमुख वर्गों परावैद्युत और आयनिक में विभाजित होते हैं।

डाइलेक्ट्रिक
विद्युतीय इलास्टोमर्स ऐसी पदार्थ हैं जिनमें बहुलक को निचोड़ने वाले दो इलेक्ट्रोड के बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों के कारण सक्रियण होता है। डाइलेक्ट्रिक इलास्टोमर्स बहुत उच्च उपभेदों में सक्षम होते हैं और मौलिक रूप से संधारित्र होते हैं जो बहुलक को मोटाई में संपीड़ित करने और विद्युत क्षेत्र के कारण क्षेत्र में विस्तार करने की अनुमति देकर वोल्टेज प्रयुक्त करते समय इसकी समाई को बदलते हैं। इस प्रकार के ईएपी में सामान्यतः उच्च विद्युत क्षेत्र (सैकड़ों से हजारों वोल्ट) उत्पन्न करने के लिए बड़े प्रवर्तन वोल्टेज की आवश्यकता होती है, लेकिन बहुत कम विद्युत शक्ति (भौतिकी) की खपत होती है। डाइलेक्ट्रिक ईएपी को गति देने वाले को किसी दिए गए स्थान पर रखने के लिए किसी शक्ति की आवश्यकता नहीं होती है। उदाहरण इलेक्ट्रोस्ट्रिक्टिव बहुलक और डाइलेक्ट्रिक इलास्टोमर्स हैं।

फेरोइलेक्ट्रिक बहुलक
फेरोइलेक्ट्रिक बहुलक क्रिस्टलीय ध्रुवीय बहुलक का समूह है, जो फेरोइलेक्ट्रिक भी हैं, जिसका अर्थ है कि वे स्थायी विद्युत ध्रुवीकरण बनाए रखते हैं जिसे बाहरी विद्युत क्षेत्र में उलटा या स्विच किया जा सकता है। फेरोइलेक्ट्रिक बहुलक, जैसे कि पॉलीविनाइलिडीन फ्लोराइड (पीवीडीएफ), ध्वनिक ट्रांसड्यूसर और इलेक्ट्रोमैकेनिकल एक्ट्यूएटर्स में उनके अंतर्निहित पीजोइलेक्ट्रिक प्रतिक्रिया के कारण और गर्मी सेंसर के रूप में उनके अंतर्निहित पायरोइलेक्ट्रिक प्रतिक्रिया के कारण उपयोग किया जाता है।

[[image:Polyvinylidene fluoride.png|right|thumb|चित्र 1: पॉली (विनाइलिडीन फ्लोराइड) की संरचना

इलेक्ट्रोस्ट्रिक्टिव ग्राफ्ट बहुलक
[[image:Electrostrictive Graft PolymerII.PNG|thumb|300px|left|चित्र 2: इलेक्ट्रोस्ट्रिक्टिव ग्राफ्ट बहुलक का कार्टून।

इलेक्ट्रोस्ट्रिक्टिव ग्राफ्ट बहुलक में ब्रांचिंग साइड चेन के साथ लचीली रीढ़ की चेन होती है। पड़ोसी बैकबोन बहुलक पर साइड चेन लिंक को पार करते हैं और क्रिस्टल इकाई बनाते हैं। बैकबोन और साइड चेन क्रिस्टल इकाइयां तब ध्रुवीकृत मोनोमर्स बना सकती हैं, जिनमें आंशिक आवेश वाले परमाणु होते हैं और चित्र 2 में दिखाए गए द्विध्रुवीय क्षण उत्पन्न होते हैं। जब विद्युत क्षेत्र लगाया जाता है, तो प्रत्येक आंशिक आवेश पर एक बल लगाया जाता है और पूरे बहुलक इकाई के घूर्णन का कारण बनता है। यह घुमाव इलेक्ट्रोस्ट्रिक्टिव तनाव और बहुलक के विरूपण का कारण बनता है।

तरल क्रिस्टलीय बहुलक
मुख्य-श्रृंखला तरल क्रिस्टलीय बहुलक में लचीले स्पेसर द्वारा एक दूसरे से जुड़े मध्यम आयु समूह होते हैं। रीढ़ की हड्डी के अन्दर मेसोजेन्स मेसोफ़ेज़ संरचना का निर्माण करते हैं, जिससे बहुलक स्वयं मेसोफ़ेज़ की संरचना के अनुकूल रचना को अपनाता है। बहुलक संरचना के साथ तरल क्रिस्टलीय क्रम के सीधे युग्मन ने मुख्य-श्रृंखला तरल क्रिस्टलीय इलास्टोमर्स को बड़ी मात्रा में ब्याज दिया है। अत्यधिक उन्मुख इलास्टोमर्स के संश्लेषण से तापमान भिन्नता के साथ बहुलक श्रृंखला दिशा के साथ बड़ा तनाव थर्मल एक्ट्यूएशन होता है जिसके परिणामस्वरूप अद्वितीय यांत्रिक गुणों और यांत्रिक एक्ट्यूएटर्स के रूप में संभावित अनुप्रयोग होते हैं।

आयोनिक
आयनिक ईएपी बहुलक होते हैं जिनमें बहुलक के अंदर आयनों के विस्थापन के कारण सक्रियण होता है। प्रवर्तन के लिए केवल कुछ वोल्ट की आवश्यकता होती है, लेकिन आयनिक प्रवाह का तात्पर्य प्रवर्तन के लिए आवश्यक उच्च विद्युत शक्ति से है, और एक्ट्यूएटर को किसी दिए गए स्थान पर रखने के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है। आयनिक ईएपीएस के उदाहरण प्रवाहकीय बहुलक, आयनिक बहुलक-धातु कंपोजिट (आईपीएमसी), और उत्तरदायी जैल हैं। फिर भी अन्य उदाहरण बकी जैल एक्ट्यूएटर है, जो पॉलीइलेक्ट्रोलाइट पदार्थ की बहुलक-समर्थित परत है, जिसमें दो इलेक्ट्रोड परतों के बीच आयनिक तरल होता है, जिसमें एकल-दीवार कार्बन नैनोट्यूब युक्त आयनिक तरल का जैल होता है। नाम जैल की समानता से उस कागज पर आता है जिसे कार्बन नैनोट्यूब को छानकर बनाया जा सकता है, जिसे बकी पेपर कहा जाता है।

विद्युतीय द्रव
इलेक्ट्रोरहोलॉजिकल तरल पदार्थ विद्युत क्षेत्र के आवेदन के साथ समाधान की चिपचिपाहट को बदलते हैं। द्रव कम डाइलेक्ट्रिक-निरंतर तरल में बहुलक का निलंबन है। बड़े विद्युत क्षेत्र के उपयोग से निलंबन की चिपचिपाहट बढ़ जाती है। इन तरल पदार्थों के संभावित अनुप्रयोगों में सदमे अवशोषक, इंजन माउंट और ध्वनिक डैम्पर्स सम्मिलित हैं।

आयनिक बहुलक-धातु सम्मिश्र
आयोनिक बहुलक-धातु कंपोजिट में पतली आयनोमेरिक झिल्ली होती है, जिसकी सतह पर नोबल धातु इलेक्ट्रोड लगे होते हैं। इसमें बहुलक रीढ़ की हड्डी के लिए तय किए गए आयनों के आवेश को संतुलित करने के लिए भी धनायन हैं। वे बहुत सक्रिय एक्चुएटर हैं जो कम प्रयुक्त वोल्टेज पर बहुत अधिक विरूपण दिखाते हैं और कम प्रतिबाधा दिखाते हैं। आयनिक बहुलक-धातु कंपोजिट, धनायनित काउंटर आयनों और प्रयुक्त विद्युत क्षेत्र के कैथोड के बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण के माध्यम से काम करते हैं, चित्र 3 में योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व दिखाया गया है। इस प्रकार के बहुलक बायो-मिमेटिक उपयोग के लिए सबसे बड़ा वचन दिखाते हैं क्योंकि कोलेजन फाइबर अनिवार्य रूप से होते हैं। प्राकृतिक आवेशित आयनिक बहुलक से बना है। नफियन और फ्लेमियन सामान्यतः आयनिक बहुलक धातु कंपोजिट का उपयोग किया जाता है।

स्टिमुली-उत्तरदायी जैल
स्टिमुली-उत्तरदायी जैल (हाइड्रोजैल, जब सूजन एजेंट जलीय घोल होता है) विशेष प्रकार के प्रफुल्लित बहुलक नेटवर्क होते हैं, जिनमें वॉल्यूम चरण संक्रमण व्यवहार होता है। ये पदार्थ कुछ भौतिक (जैसे विद्युत क्षेत्र, प्रकाश, तापमान) या रासायनिक (सांद्रता) उत्तेजनाओं के बहुत छोटे परिवर्तनों द्वारा अपनी मात्रा, ऑप्टिकल, यांत्रिक और अन्य गुणों को विपरीत रूप से बदलती हैं। इन पदार्थों का आयतन परिवर्तन सूजन/सिकुड़ने से होता है और यह प्रसार-आधारित है। जैल ठोस-अवस्था पदार्थ के आयतन में सबसे बड़ा परिवर्तन प्रदान करते हैं। माइक्रो-फैब्रिकेशन प्रौद्योगिकियों के साथ उत्कृष्ट संगतता के साथ संयुक्त, विशेष रूप से उत्तेजना-उत्तरदायी हाइड्रोजैल सेंसर और एक्चुएटर्स के साथ माइक्रोप्रणाली्स के लिए दृढ बढ़ती रुचि के हैं। अनुसंधान और अनुप्रयोग के वर्तमान क्षेत्र रासायनिक सेंसर प्रणाली, माइक्रोफ्लुइडिक्स और मल्टीमॉडल इमेजिंग प्रणाली हैं।

डाइलेक्ट्रिक और आयनिक ईएपी की तुलना
डीसी वोल्टेज के अनुसार सक्रिय होने पर डाइलेक्ट्रिक बहुलक अपने प्रेरित विस्थापन को पकड़ने में सक्षम होते हैं। यह रोबोट अनुप्रयोगों के लिए डाइलेक्ट्रिक बहुलक पर विचार करने की अनुमति देता है। इस प्रकार की पदार्थों में उच्च यांत्रिक ऊर्जा घनत्व भी होता है और प्रदर्शन में बड़ी कमी के बिना हवा में संचालित किया जा सकता है। चूंकि, परावैद्युत बहुलक को बहुत उच्च सक्रियण क्षेत्रों (>10 V/μm) की आवश्यकता होती है जो ब्रेकडाउन स्तर के निकट होते हैं।

दूसरी ओर, आयनिक बहुलक को सक्रिय करने के लिए केवल 1-2 वोल्ट की आवश्यकता होती है। चूंकि, उन्हें गीलापन बनाए रखने की आवश्यकता होती है, चूंकि कुछ बहुलक को स्व-निहित एनकैप्सुलेटेड एक्टिवेटर्स के रूप में विकसित किया गया है, जो शुष्क वातावरण में उनके उपयोग की अनुमति देता है। आयनिक बहुलक में कम इलेक्ट्रोमेकैनिकल युग्मन भी होता है। चूंकि वे बायो-मिमेटिक उपकरणों के लिए आदर्श हैं।

लक्षण वर्णन
जबकि कई अलग-अलग विधि हैं, इलेक्ट्रोएक्टिव बहुलक की विशेषता हो सकती है, केवल तीन तनाव-तनाव वक्र, गतिशील यांत्रिक थर्मल विश्लेषण और डाइलेक्ट्रिक थर्मल विश्लेषण को यहां संबोधित किया जाएगा।

तनाव–तनाव वक्र
[[image:LCpolymersII.png|thumb|250px|right|चित्र 4: अनस्ट्रेस्ड बहुलक बेकार तह संरचना बनाता है, तनाव के आवेदन पर बहुलक अपनी मूल लंबाई को पुनः प्राप्त करता है।

तनाव घटता बहुलक के यांत्रिक गुणों जैसे कि भंगुरता, लोच और बहुलक की उपज शक्ति के बारे में जानकारी प्रदान करता है। यह समान दर पर बहुलक को बल प्रदान करके और परिणामी विरूपण को मापने के द्वारा किया जाता है। इस विकृति का उदाहरण चित्र 4 में दिखाया गया है। यह विधि पदार्थ के प्रकार (भंगुर, सख्त, आदि) के निर्धारण के लिए उपयोगी है, लेकिन यह विनाशकारी विधि है क्योंकि बहुलक फ्रैक्चर तक तनाव बढ़ जाता है।

डायनेमिक मैकेनिकल थर्मल एनालिसिस (डीएमटीए)
दोनों गतिशील यांत्रिक विश्लेषण गैर विनाशकारी विधि है जो आणविक स्तर पर विरूपण के तंत्र को समझने में उपयोगी है। डीएमटीए में साइनसोइडल तनाव बहुलक पर प्रयुक्त होता है, और बहुलक के विरूपण के आधार पर लोचदार मापांक और भिगोना विशेषताओं को प्राप्त किया जाता है (यह मानते हुए कि बहुलक अवमंदित हार्मोनिक दोलक है)। लोचदार पदार्थ तनाव की यांत्रिक ऊर्जा लेती है और इसे संभावित ऊर्जा में परिवर्तित करती है, जिसे बाद में पुनर्प्राप्त किया जा सकता है। आदर्श वसंत अपने मूल आकार (कोई नमी नहीं) को पुनः प्राप्त करने के लिए सभी संभावित ऊर्जा का उपयोग करेगा, जबकि तरल प्रवाह के लिए सभी संभावित ऊर्जा का उपयोग करेगा, कभी भी अपनी मूल स्थिति या आकार (उच्च नमी) पर वापस नहीं आएगा। विस्कोलेस्टिक बहुलक दोनों प्रकार के व्यवहार के संयोजन को प्रदर्शित करेगा।

डाइलेक्ट्रिक थर्मल विश्लेषण (डीईटीए)
डीईटीए डीएमटीए के समान है, लेकिन वैकल्पिक यांत्रिक बल के अतिरिक्त वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र प्रयुक्त होता है। प्रयुक्त क्षेत्र से नमूने का ध्रुवीकरण हो सकता है, और यदि बहुलक में ऐसे समूह होते हैं जिनमें स्थायी द्विध्रुव होते हैं (जैसा कि चित्र 2 में है), तो वे विद्युत क्षेत्र के साथ संरेखित होंगे। पारगम्यता को आयाम में परिवर्तन से मापा जा सकता है और डाइलेक्ट्रिक भंडारण और हानि घटकों में हल किया जा सकता है। विद्युत विस्थापन क्षेत्र को वर्तमान का अनुसरण करके भी मापा जा सकता है। एक बार फ़ील्ड हटा दिए जाने के बाद, डिप्लोल्स यादृच्छिक अभिविन्यास में वापस आराम करेंगे।

अनुप्रयोग
कई बहुलक पदार्थ को संसाधित करने में सरलता के कारण ईएपी पदार्थों को सरलता से विभिन्न आकृतियों में निर्मित किया जा सकता है, जिससे वे बहुत बहुमुखी पदार्थ बन जाती हैं। ईएपी के लिए संभावित अनुप्रयोग यह है कि स्मार्ट एक्ट्यूएटर्स का उत्पादन करने के लिए उन्हें संभावित रूप से माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक प्रणाली (एमईएमएस) में एकीकृत किया जा सकता है।

कृत्रिम मांसपेशियां
सबसे संभावित व्यावहारिक अनुसंधान दिशा के रूप में, कृत्रिम मांसपेशियों में ईएपी का उपयोग किया गया है। उच्च फ्रैक्चर कठोरता, बड़े सक्रियण तनाव और अंतर्निहित कंपन नमी के साथ जैविक मांसपेशियों के संचालन का अनुकरण करने की उनकी क्षमता इस क्षेत्र में वैज्ञानिकों का ध्यान आकर्षित करती है। एक प्रकार का हाथ बनाने के लिए भी ईएपी का सफलतापूर्वक उपयोग किया गया है।

स्पर्श प्रदर्शित करता है
हाल के वर्षों में, ताज़ा करने योग्य ब्रेल डिस्प्ले के लिए इलेक्ट्रो एक्टिव बहुलक तेजी से पढ़ने और कंप्यूटर की सहायता से संचार में नेत्रहीनों की सहायता के लिए उभरा है। यह अवधारणा सरणी रूप में विन्यास किए गए ईएपी एक्चुएटर का उपयोग करने पर आधारित है। ईएपी फिल्म के तरफ इलेक्ट्रोड की पंक्तियां और दूसरी तरफ कॉलम सरणी में अलग-अलग तत्वों को सक्रिय करते हैं। प्रत्येक तत्व को ब्रेल डॉट के साथ माउंट किया जाता है और चयनित तत्व की मोटाई में वोल्टेज लगाने से कम किया जाता है, जिससे स्थानीय मोटाई में कमी आती है। कंप्यूटर नियंत्रण के अनुसार, पढ़ने के लिए जानकारी का प्रतिनिधित्व करने वाले उच्च और निम्न के स्पर्श पैटर्न बनाने के लिए बिंदुओं को सक्रिय किया जाएगा।

आभासी सतह के दृश्य और स्पर्श छापों को उच्च रिज़ॉल्यूशन स्पर्शनीय प्रदर्शन, तथाकथित कृत्रिम त्वचा (चित्र 6) द्वारा प्रदर्शित किया जाता है। इन अखंड उपकरणों में उत्तेजना-उत्तरदायी हाइड्रोजैल के आधार पर हजारों मल्टीमॉडल मॉड्यूलेटर (एक्ट्यूएटर पिक्सल) की सरणी होती है। प्रत्येक न्यूनाधिक व्यक्तिगत रूप से उनके संचरण, ऊंचाई और कोमलता को बदलने में सक्षम है। नेत्रहीनों के लिए ग्राफिक डिस्प्ले के रूप में उनके संभावित उपयोग के अतिरिक्त ऐसे डिस्प्ले टचपैड और कंसोल की मुफ्त प्रोग्राम करने योग्य कुंजी के रूप में रोचक हैं।

माइक्रोफ्लुइडिक्स
ईएपी पदार्थ में माइक्रोफ्लुइडिक्स के लिए बहुत अधिक संभावनाएं हैं उदाहरण: दवा वितरण प्रणाली, माइक्रोफ्लुइडिक उपकरण और प्रयोगशाला-ऑन-अ-चिप के रूप में। साहित्य में सूची की गई पहली माइक्रोफ्लुइडिक प्लेटफॉर्म विधि उत्तेजना-उत्तरदायी जैल पर आधारित है। पानी के इलेक्ट्रोलिसिस से बचने के लिए हाइड्रोजैल-आधारित माइक्रोफ्लुइडिक उपकरण मुख्य रूप से कम महत्वपूर्ण समाधान तापमान (एलसीएसटी) विशेषताओं वाले तापमान-उत्तरदायी बहुलक पर आधारित होते हैं, जो इलेक्ट्रोथर्मिक इंटरफ़ेस द्वारा नियंत्रित होते हैं। दो प्रकार के माइक्रोपम्प, प्रसार माइक्रोपम्प और विस्थापन माइक्रोपम्प ज्ञात हैं। उत्तेजना-उत्तरदायी हाइड्रोजैल पर आधारित माइक्रोवाल्व कण सहिष्णुता, कोई रिसाव नहीं और उत्कृष्ट दबाव प्रतिरोध जैसे कुछ लाभप्रद गुण दिखाते हैं। इन माइक्रोफ्लुइडिक मानक घटकों के अतिरिक्त हाइड्रोजैल प्लेटफॉर्म रासायनिक सेंसर भी प्रदान करता है और माइक्रोफ्लुइडिक घटकों का नया वर्ग, रासायनिक ट्रांजिस्टर (केमोस्टेट वाल्व के रूप में भी जाना जाता है)। यदि कुछ रसायनों की थ्रेशोल्ड सांद्रता पहुँच जाती है तो ये उपकरण तरल प्रवाह को नियंत्रित करते हैं। रासायनिक ट्रांजिस्टर माइक्रोकेमोमैकेनिकल फ्लुइडिक इंटीग्रेटेड परिपथ का आधार बनाते हैं। रासायनिक आईसी विशेष रूप से रासायनिक जानकारी को संसाधित करते हैं, ऊर्जा-स्व-संचालित होते हैं, स्वचालित रूप से संचालित होते हैं और बड़े पैमाने पर एकीकरण के लिए सक्षम होते हैं।

अन्य माइक्रोफ्लुइडिक प्लेटफॉर्म आयनोमेरिक पदार्थ पर आधारित है। उस पदार्थ से बने पंप कम वोल्टेज बैटरी (बिजली) ऑपरेशन, बहुत कम ध्वनि हस्ताक्षर, उच्च प्रणाली दक्षता और प्रवाह दर का अत्यधिक सही नियंत्रण प्रदान कर सकते हैं।

अन्य विधि जो ईएपी एक्चुएटर्स के अद्वितीय गुणों से लाभान्वित हो सकती है, वह ऑप्टिकल मेम्ब्रेन है। उनके कम मापांक, एक्ट्यूएटर्स के यांत्रिक प्रतिबाधा के कारण, वे सामान्य ऑप्टिकल झिल्ली (चयनात्मक बाधा) पदार्थ से अच्छी तरह मेल खाते हैं। साथ ही, एकल ईएपी एक्ट्यूएटर विस्थापन उत्पन्न करने में सक्षम है, जो कि माइक्रोमीटर से सेंटीमीटर तक होता है। इस कारण से, इन पदार्थों का उपयोग स्थिर आकार संशोधन और जिटर दमन के लिए किया जा सकता है। इन एक्चुएटर्स का उपयोग वायुमंडलीय हस्तक्षेप के कारण ऑप्टिकल विपथन को ठीक करने के लिए भी किया जा सकता है।

चूंकि ये पदार्थ उत्कृष्ट इलेक्ट्रोएक्टिव चरित्र प्रदर्शित करती हैं, ईएपी पदार्थ बायोमिमेटिक-रोबोट अनुसंधान, तनाव सेंसर और ध्वनिकी क्षेत्र में क्षमता दिखाती है, जो निकट भविष्य में ईएपी को एक अधिक आकर्षक अध्ययन विषय बना देगा। ह्यूमनॉइड रोबोट में उनका उपयोग विभिन्न एक्ट्यूएटर्स जैसे चेहरे की मांसपेशियों और हाथ की मांसपेशियों के लिए किया गया है।

भविष्य की दिशाएं
ईएपी का क्षेत्र परिपक्व होने से बहुत दूर है, जो कई विन्दुओ को छोड़ देता है, जिन पर अभी भी काम करने की आवश्यकता है। ईएपी के प्रदर्शन और दीर्घकालिक स्थिरता को पानी की अर्ध-पारगम्य झिल्ली सतह को डिजाइन करके संशोधन किया जाना चाहिए। यह ईएपी में निहित पानी के वाष्पीकरण को रोकेगा, और ईएपी के जलीय वातावरण में जलमग्न होने पर सकारात्मक काउंटर आयनों के संभावित हानि को भी कम करेगा। दोष मुक्त प्रवाहकीय सतह का उत्पादन करने के विधियों का उपयोग करके उत्तम सतह चालकता का पता लगाया जाना चाहिए। यह संभवतः धातु वाष्प जमाव या अन्य डोपिंग विधियों का उपयोग करके किया जा सकता है। मोटी प्रवाहकीय परत बनाने के लिए प्रवाहकीय बहुलक का उपयोग करना भी संभव हो सकता है। गर्मी प्रतिरोधी ईएपी ईएपी समग्र में गर्मी की पीढ़ी के कारण ईएपी की आंतरिक संरचना को हानि पहुंचाए बिना उच्च वोल्टेज पर संचालन की अनुमति देने के लिए वांछनीय होगा। गति की संभावित विधियों की सीमा को बढ़ाने के लिए विभिन्न विन्यासों (जैसे, फाइबर और फाइबर बंडल) में ईएपी का विकास भी लाभदायक होगा।

यह भी देखें

 * वायवीय कृत्रिम मांसपेशियां
 * कृत्रिम मांसपेशियां

अग्रिम पठन

 * Electroactive polymer (ईएपी) actuators as artificial muscles – reality, potential and challenges, ISBN 978-0819452979
 * Electroactive Polymers as Artificial Muscles Reality and Challenges
 * Electroactive polymers for sensing