مروری بر روش‌های تحریک حرارتی عملگرهای گرما فعال پلیمری تابیده و مارپیچ شده

اخیراً نوع جدیدی از ماهیچه‌های مصنوعی به نام عملگرهای گرما فعال پلیمری تابیده و مارپیچ شده توجه بسیاری را به خود جلب کرده است. این عملگرها عمدتاً از نخ ماهیگیری یا نخ نساجی ساخته می‌شوند و به هنگام تحریک حرارتی می‌توانند در راستای طول خود منقبض شده و جابجایی خطی تولید کنند. هزینه تولید پایین، عملکرد بی‌صدا، نسبت قدرت به وزن بالا و توانایی تولید جابجایی‌های بزرگ در پاسخ به محرک حرارتی از جمله مزیت‌هایی هستند که باعث شده‌اند این عملگرها نسبت به عملگرهای مرسوم موجود بیشتر مورد توجه قرار گرفته و به گزینه‌ای مناسب برای استفاده در کاربردهای مختلفی نظیر رباتیک، منسوجات هوشمند، سیستم‌های کسب انرژی و ... تبدیل شوند. این عملگرها با استفاده از خاصیت انبساط و انقباض الیاف پلیمری به هنگام تغییر دما که در ابتدا توسط یک موتور الکتریکی تابیده شده و سپس به صورت مارپیچ در می‌آیند، کار می‌کنند. روش ساخت فوق باعث افزایش قدرت و کارایی آن‌ها می‌شود. علاوه بر این، عملگرهای می‌توانند در محیط‌های گوناگون، از جمله زیر آب و در دماهای بالا، عملکرد خود را حفظ کنند. این مطالعه مروری به بررسی روش‌های ساخت، روابط حاکم و روش‌های تحریک حرارتی این عملگرها پرداخته و کاربردهای جدید و نوآورانه آن‌ها را نیز بیان می‌کند.

a review of thermal actuation methods for thermally-activated twisted and coiled polymer actuators

recently, a new type of artificial muscle called thermally activated twisted and coiled polymer actuators (tcpas) has garnered significant attention. these actuators are primarily made from fishing lines or sewing thread, and when actuated by heat, they can contract along their length to produce linear displacement. the low production cost, silent operation, high power-to-weight ratio, and the ability to generate significant displacement in response to thermal stimuli are among the advantages that have made these actuators more appealing compared to other conventional actuators. they are thus emerging as a suitable option for various applications, such as robotics, smart textiles, energy harvesting systems, and more. these actuators (tcpas) operate by leveraging the expansion and contraction properties of polymer fibers, which are initially twisted by an electric motor and then coiled into a spring-like structure. this construction method enhances the strength and efficiency of the tcpas. additionally, these actuators can maintain their performance in diverse environments, including underwater and high-temperature settings. this review explores the fabrication methods, underlying principles, and thermal actuating techniques of these actuators. it also discusses their innovative and emerging applications. furthermore, the study addresses the challenges in exploiting this technology and proposes possible solutions to optimize their performance.