پلیمر الکترواکتیو
تاریخچه

زمینه EAPs در سال ۱۸۸۰ پدیدار شد، هنگامی که ویلهلم رونتگن آزمایشی را طراحی کرد که در آن وی تأثیر میدان الکترواستاتیک را بر روی خواص مکانیکی یک نوار از لاستیک طبیعی آزمایش کرد. نوار لاستیکی در یک انتها ثابت بوده و در طرف دیگر به یک توده وصل شده‌است سپس بارهای الکتریکی روی لاستیک پاشیده شدند و مشاهده شد که طول تغییر کرده‌است. در سال ۱۹۲۵ بود که اولین پلیمر پیزوالکتریک کشف شد (الکترلت-Electret). الکترلت با ترکیب موم کارنابا، گلاب و موم زنبورعسل تشکیل شده و سپس در حالی که تحت اعمال جریان الکتریکی مستقیم DC قرار دارد محلول خنک می‌شود. این مخلوط سپس به یک ماده پلیمری که اثر پیزوالکتریک دارد، جامد می‌شود.
پلیمرهایی که به شرایط محیطی پاسخ می‌دهند، غیر از جریان الکتریکی اعمالی، نیز بخش بزرگی از این حوزه مطالعه بوده‌است. در سال ۱۹۴۹، کاتچالسکی و همکارانش نشان دادند که وقتی رشته‌های کلاژن در محلول‌های اسید یا قلیایی فرومی‌روند، آنها با تغییر در حجم پاسخ می‌دهند. رشته‌های کلاژن در یک محلول اسیدی انبساط یافته و در یک محلول قلیایی منقبض می‌شوند. اگرچه محرک‌های دیگری (مانند pH) مورد بررسی قرار گرفته‌است، به دلیل سهولت و عملی بودن آن، بیشتر تحقیقات به ساخت پلیمرهایی که به منظور تقلید از سیستم‌های بیولوژیکی به محرک‌های الکتریکی پاسخ می‌دهند اختصاص داده شده‌است. موفقیت بزرگ بعدی در EAPs در اواخر دهه ۱۹۶۰ رخ داد. در سال ۱۹۶۹ کاوای نشان داد که پلی وینیلیدن فلورید (PVDF) اثر پیزوالکتریک بزرگی را به نمایش می‌گذارد. این علاقه تحقیق به توسعه سیستم‌های دیگر پلیمرها که اثر مشابهی را نشان می‌دهند، دامن زد. در سال ۱۹۷۷ اولین پلیمرهای رسانا توسط هیدکی شیریکاوا و همکارانش کشف شد. شیریکاوا به همراه آلن مک دیرمید و آلن هیگر نشان دادند که پلی استیلن از نظر الکتریکی رسانا است و با دوپینگ آن با بخار ید، می‌توانند هدایت آن را با ۸ مرتبه از شدت افزایش دهند؛ بنابراین رسانایی نزدیک به فلز بود. در اواخر دهه ۱۹۸۰ تعدادی از پلیمرهای دیگر نشان دادند که اثر پیزوالکتریک دارند یا رسانا شده‌اند. در اوایل دهه ۱۹۹۰، کامپوزیت‌های پلیمری فلزی یونی (IPMC) توسعه داده شدند و نشان دادند که دارای خواص الکتروشیمیایی به مراتب برتر از EAPهای قبلی هستند. مهمترین مزیت IPMC این بود که آنها قادر به فعالسازی (تغییر شکل) در ولتاژهای کم ۱ یا ۲ ولت بودند. این دستورات قدر کمتر از هر EAP قبلی است. نه تنها انرژی فعالسازی برای این مواد بسیار پایین‌تر بود بلکه آنها نیز می‌توانند دچار تغییر شکل بسیار بزرگتری شوند. IPMC نشان داد که در هر نقطه تا ۳۸۰٪ کرنش، با بزرگی، بزرگتر از EAPهای قبلی توسعه یافته به نمایش بگذارند. در سال ۱۹۹۹، یوسف بار کوهن پیشنهاد بازی مچ اندازی از بازوی رباتیک EAP علیه چالش انسانی را ارائه داد. این چالشی بود که طی آن گروه‌های تحقیقاتی در سراسر جهان برای طراحی بازوی روباتی متشکل از عضلات EAP که می‌توانست یک انسان را در یک مسابقه مچ‌اندازی شکست دهد، رقابت کردند. اولین چالش در کنفرانس فعالان و ابزارهای الکترومغناطیسی پلیمر در سال ۲۰۰۵ برگزار شد. نقطه عطف اصلی دیگر در این زمینه این است که اولین وسیله تجاری توسعه یافته شامل EAPs به عنوان عضله مصنوعی در سال ۲۰۰۲ توسط Eamex در ژاپن تولید شد. این وسیله یک ماهی بود که قادر به شنا کردن به تنهایی بود و دُم خود را با استفاده از عضله EAP حرکت می‌داد. اما توسعه در پیشرفت عملی رضایت بخش نبوده‌است. تحقیقات تأمین شده توسط دارپا (آژانس پروژه‌های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی) در دهه ۱۹۹۰ در اس‌آرآی اینترنشنال و به رهبری ران پلراین با استفاده از پلیمرهای سیلیکون و اکریلیک، پلیمرالکتروواکتیو را ساخت. این فناوری در سال ۲۰۰۳ به شرکت Artificial Muscle وارد شد و تولید صنعتی در سال ۲۰۰۸ آغاز شد. در سال ۲۰۱۰، ماهیچه مصنوعی به عنوان یک شرکت تابعه کووسترو درآمد.