الاستومر دی الکتریک
الاستومر دی الکتریک سیستمی از مواد هوشمند است و می تواند کرنش های بزرگی را (تا 300 درصد) تولید کند. به علت این کرنش های بزرگ، این الاستومر ها را ماهیچه مصنوعی هم می نامند.این مواد به دسته پلیمر های الکترواکتیو تعلق دارند. این عملگر های مکانیکی بر اساس عملکرد ساده خود انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کنند و چگالی انرژی کشسانی بالایی دارند.(تا به حال چگالی انرژی هایی به اندازه 1.4 J/g به صورت نظری محاسبه شده است). عملکرد این الاستومر ها را ویلهلم رونگتن فیزیکدان آلمانی در سال 1880 میلادی با اسپری کردن بار های الکتریکی بر روی قطعه ای از پلاستیک طبیعی شرح داد.
الاستومر دی الکتریک یک خازن سازگار است که یک غشا الاستومر بین دو الکترود شکل پذیر قرار گرفته است (همانند یک ساندویچ). وقتی اختلاف پتانسیلformula_1 اعمال می شود، فشار الکترواستاتیکی بین دو الکترود بر اثر نیروی الکترواستاتیکی بین الکترود ها به وجود می آید. سپس الکترود ها غشای الاستومر را می فشارند. فشار الکترومکانیکی formula_2 معادل دو برابر فشار الکترواستاتیکی formula_3 است و از رابطه زیر حاصل می شود:formula_4که در آن formula_5 ثابت گذردهی خلا، formula_6 ثابت دی الکتریک غشای الاستومر و formula_7 ضخامت غشا هستند. معمولاً کرنش های این دی الکتریک ها از مرتبه 35%-10% هستند، و بیشینه کرنش ها تا 300% هم می رسند (برای مثال الاستومر های آکریلیک VHB 4910 تولید 3M ، که چگالی انرژی کشسان بالایی دارند و همچنین آستانه شکست الکتریکی بالایی دارند).
جایگذاری آبژل به جای الکترود ها اجازه جایگزینی انتقال یون به جای انتقال الکترون را می دهد. آبژل های یونی می توانند پتاسیل هایی در مرتبه کیلوولت را، علی‌رغم شروع الکترولیز با ولتاژ 1.5 ولت، تحویل دهند.
تفاوت بین ظرفیت دو لایه و دی الکتریک سبب ایجاد یک پتانسیل بسیار بزرگ تر از پتانسیل لایه ها در سراسر دی الکتریک می شود. به این ترتیب، بدون تخریب آبژل،دست یافتن به پتانسیل های در مرتبه کیلوولت محقق می شود.
تغییر شکل ها به خوبی کنترل شده و برگشت پذیر هستند و قابلیت کارکرد با فرکانس های بالا را دارند. عملگر های ساخته شده با این روش شفاف هستند.به کار اندازی این عملگر ها با فرکانس های بالا امکان پذیر است. سرعت سوییچ فقط محدود به اینرسی مکانیکی هستند. سختی هیدروژل ها می تواند هزاران برابر کمتر از دی الکتریک ها باشد، و اجازه عملکرد بدون محدودیت مکانیکی را با سرعت میلی ثانیه فراهم می کند. این عملگر ها می توانند سازگار با محیط زیست باشد.
موارد باقیمانده شامل: خشک شدن هیدروژل ها، تجمع یونی، پسماند و اتصال کوتاه می شود.
غشا های پودر کربن و یا روغن پر شده از کربن سیاه اولین گزینه ها برای الکترود های الاستومر های دی الکتریک بودند. این مواد  قابلیت اطمینان ضعیفی دارند و با روش های موجود قابل تولید نیستند. ویژگی های بهبود یافته را با فلز مایع، ورقه های گرافن،  پوشش های نانولوله های کربنی، لایه های سطح کاشته شده از نانوخوشه های فلزی و غشا های فلزی طرح دار یا راه راه حاصل می شوند.
این گزینه ها، خواص مکانیکی محدود، مقاومت صفحه ای، زمان سوئیچ و یکپارچه سازی آسان را ارائه می کند. سیلیکون ها و الاستومر های آکریلیک جایگزین های دیگری برای این کاربرد هستند.
الزامات مورد نیاز برای مواد الاستومر عبارتند از:
در صورتی که غشای الاستومر از پیش تحت کشش قرار گیرد، به افزایش مقاومت در برابر شکست الکتریکی کمک می کند. علاوه بر این به دلایل زیر این کار پیشنهاد می شود:
این الاستومر ها رفتار ویسکو هایپر الاستیک از خود نشان می دهند. نمونه هایی با کرنش و ویسکوالاستیسیته بالا برای چنین عملگر هایی مناسب هستند.
موادی که در پژوهش این الاستومر ها استفاده می شوند عبارتند از: پودر گرافیت، روغن سیلیکون، ترکیبات گرافیت و الکترود های طلا. الکترود ها باید رسانا و شکل پذیر باشند. سازگاری آنها زا این جهت مهم است که نباید هنگام کشش، از نظر مکانیکی محدود باشند.
غشاهای هیدروژل پلی آکریل آمید که توسط آب نمک شکل گرفته اند، می توانند به شکل ورقه ورقه روی سطح دی الکتریک قرار بگیرند و نقش الکترود را بازی کنند.
الاستومر های دی الکتریک که بر اساس سیلیکون ها و لاستیک های طبیعی هستند، زمینه های تحقیقاتی امیدوار کننده ای هستند. ویژگی هایی از قبیل زمان پاسخ سریع و کارایی بالاتر سبب استفاده الاستومر های الکتریک بر اساس لاستیک طبیعی به جای الاستومرهایی بر اساس کرنش های زیر 15% شده است.
این الاستومر های عملگر به نحوه ای طراحی می شوند که در طول فعالیت، پدیده فروریزش الکتریکی رخ ندهد. علاوه بر فروریزش الکتریکی، مستعد یک نوع شکست دیگر هستند، که بی ثباتی الکترومکانیکی نامیده می شود. این پدیده به علت برهم کنش غیر خطی بین نیرو های الکترواستاتیک و بازیابی مکانیکی بوجود می آید. در خیلی از موارد، بی ثباتی الکترومکانیکی، بر فروریزش الکتریکی مقدم است. پارامتر های بی ثباتی (ولتاژ بحرانی و بیشینه کشش متناظر) به عوامل مختلفی بستگی دارند، از قبیل ارتجاع اولیه، دما و گذردهی الکتریکی وابسته به تغییر شکل. علاوه بر این، این پارامتر ها به موج ولتاژ مورد استفاده نیز بستگی دارد.
انواع اشکال این عملگر ها عبارتند از:
الاستومرهای دی الکتریک کاربردهای بالقوه متعددی را با قابلیت جایگزینی بسیاری از محرک های الکترومغناطیسی ، پنوماتیک و محرک های پیزو ارائه می دهند.این الاستومر ها علاوه بر اینکه عملگر هستند، امکانات منحصر به فردی در رابطه با دستگاه های ژنراتور و حسگر ها ارائه می کنند. لیستی از این کاربردها عبارتند از: