陈根：高性能电化学致动器，助力多领域发展

文|陈根

从软机器人、微泵到自动聚焦的微透镜，将电能转化为机械能的电化学装置都有很大潜力。但操作电化学驱动装置，尤其在液体中，其显著运动和快速响应时间一直是难以实现的目标。

这是因为液体的阻力不仅限制了致动器的运动，而且制约了离子在电极材料和结构中的运输和积聚。近日，休斯顿大学的研究人员开发了一种有机半导体纳米管(OSNTs)的电化学致动器，并在材料科学和工程领域取得了突破。

该有机半导体纳米管电化学装置表现出高驱动性能，在液体和凝胶聚合物电解质中具有快速的离子传输和积累以及可调控的动态，而且功耗较低、应变能力强、响应迅速、稳定性出色。

拥有这些这种出色的性能主要源于纳米管状结构的有效表面积。较大的面积有利于离子传输和积累，进而带来高电活性和耐久性。跟传统在液体电解质中工作的、基于共轭聚合物的致动器相比，这种有机半导体纳米管致动器表现出更长久的稳定性。

值得一提的是，实验中所使用的有机半导体共轭聚合物，由Alan J. Heeger、Alan MacDiarmid和Hideki Shirakawa三位科学家在20世纪70年代发现的，他们因发现和开发共轭聚合物而在2000年获得诺贝尔奖。

而对于一种新型的致动器来说，要想超越现状，最终产品不仅要证明它是高效的，而且还要证明它可以连续运作。为了证明该装置潜在的能力，研究人员基于OSNT微动器，设计和开发了一个微米级的可移动神经探针。

这种微探针有可能被植入大脑，通过调整可移动的微悬臂的位置以加强因组织受损或神经元位移而受到不利影响的神经信号记录。接下来，研究人员的目标是动物测试，并即将在哥伦比亚大学进行。预计到2021年底会有早期结果，随后会有更长期的测试。

未来，该致动器或将有助于机器人、生物电子和生物医学研究的发展。