“Flexoelectricity” dalam Soft Elastomer Dapat Meningkatkan Gerakan Robot
Beberapa bahan di alam dapat berubah secara signifikan dalam ukuran dan bentuk — atau berubah bentuk — seperti karet gelang ketika sinyal listrik dikirim. Bahan bertindak sebagai konverter energi yang berubah bentuk ketika sinyal listrik dikirim melalui atau memasok listrik saat dimanipulasi. Ini disebut piezoelektrik dan berguna dalam membuat sensor dan elektronik laser, di antara beberapa kegunaan akhir lainnya. Bahan alami ini langka dan terdiri dari struktur kristal kaku yang seringkali beracun — tiga kelemahan berbeda untuk aplikasi manusia.
Polimer buatan menawarkan langkah-langkah untuk mengurangi titik nyeri ini dengan menghilangkan kelangkaan material dan menciptakan polimer lunak yang mampu menekuk dan meregang — dikenal sebagai elastomer lunak — tetapi sebelumnya, elastomer lunak tersebut tidak memiliki atribut piezoelektrik yang signifikan.
Para peneliti telah mendemonstrasikan “flexoelectricity raksasa” dalam elastomer lunak yang dapat meningkatkan jangkauan gerakan robot dan membuat alat pacu jantung bertenaga sendiri menjadi kemungkinan yang nyata. Teori ini merekayasa hubungan antara listrik dan gerakan mekanis dalam bahan lunak seperti karet. Sementara beberapa polimer bersifat piezoelektrik lemah, tidak ada bahan lunak seperti karet yang bersifat piezoelektrik. Istilah untuk elastomer lunak multifungsi dengan peningkatan kemampuan ini adalah "fleksibilitas raksasa"; dengan kata lain, meningkatkan kinerja flexoelectric pada material lunak.
Pada sebagian besar bahan karet lunak, flexoelectricity cukup lemah tetapi dengan mengatur ulang rantai dalam sel satuan pada tingkat molekuler, teori menunjukkan bahwa elastomer lunak dapat mencapai flexoelectricity hampir 104 kali jumlah konvensional. Robot mirip manusia yang dibuat dengan elastomer lunak yang mengandung peningkatan sifat flexoelectric akan mampu melakukan rentang gerak yang lebih besar untuk melakukan tugas fisik. Alat pacu jantung yang ditanamkan ke dalam hati manusia dan menggunakan baterai lithium malah dapat diberdayakan sendiri karena gerakan alami menghasilkan tenaga listrik.
Mekanisme elastomer lunak yang menghasilkan dan dimanipulasi oleh sinyal listrik mereplikasi fungsi serupa yang diamati di telinga manusia. Suara mengenai gendang telinga, yang kemudian bergetar dan mengirimkan sinyal listrik ke otak, di mana mereka ditafsirkan. Dalam hal ini, gerakan dapat memanipulasi elastomer lunak dan menghasilkan listrik untuk menyalakan perangkat sendiri. Proses pembangkitan daya sendiri dengan gerakan ini merupakan langkah maju dari baterai biasa.
Upaya untuk meningkatkan efek flexoelectric pada elastomer lunak akan menjadi fokus studi lebih lanjut.
