Metodología de caracterización de polímeros electroactivos y diseño de músculos artificiales

Résumé

Los polímeros electroactivos o EAP son polímeros que cambian una o varias de sus propiedades físicas en respuesta a un adecuado estímulo eléctrico. En este trabajo de investigación se estudian los EAP que se comportan como materiales actuadores, esto es, materiales que cambian su forma, y generan una fuerza, en respuesta a una activación eléctrica. En particular, el trabajo se centra en los IPMC (Ionic Polymer Metal Composites), tipo de material EAP de la familia de los EAP iónicos. Tras sintetizar muestras de material IPMC, y ante la carencia de equipos comerciales para caracterizar adecuadamente estos materiales, se tomó la decisión de diseñar y fabricar un prototipo de banco de caraterización de EAPs, equipo de medida al que se ha bautizado como "EAP Unit Tester". En paralelo al diseño del equipo, se trabajó en la metodología de caracterización de los materiales EAP en general, proponiendo una metodología de caracterización de estos materiales como material actuador. Construido el EAP Unit Tester, se procedió a caracterizar el IPMC como material actuador. Una vez caracterizado, hemos identificado un punto que limita considerablemente las prestaciones de estos materiales como material actuador: la evaporación de su disolvente. Tras analizar el fenómeno y sus implicaciones técnicas, hemos propuesto un paso adicional en la síntesis del IPMC. Dicho paso, permite fabricar muestras con cables para conexionado eléctrico, y abre la puerta al encapsulado del IPMC, y por tanto al incremento de su robustez. Por último, hemos propuesto una metodología de diseño de actuadores basados en fibras electrocontraíbles. La metodología, inspirada en la naturaleza, permite diseñar músculos artificiales basados en materiales actuadores como por ejemplo los EAP.