電成型材料
電成型材料在常溫下是剛性塑料，可以獲得多種形狀，可以取代PVC、PE、PC、EVA等傳統的熱塑性材料。
電成型材料的特殊之處在於當有電流通過時將獲得流動性和延展性，斷電後恢復硬度，且這一過程是可逆的。這一特性使其可以快速熱成型，並易於在諸多領域中應用。一個明顯的優點是可以提高與人體接觸的日常用品的舒適度。
電成型材料在可熱成型製品中尤其有用，特別是在運動裝備領域（例如滑雪靴，鞋底，身體防護）和醫療領域（例如夾板）中。
不應將電成型材料與電活性聚合物混淆，因為二者是基於不同物理原理的兩種材料。
物理原理 編輯
電成型材料的設計基於一個非常簡單的物理原理：它實際上是內置了一對可以外加電壓的電極的導電熱塑性材料。
當外加電壓時，在焦耳效應的作用下，聚合物由於自身的存在電阻被加熱直至其熔化溫度，超過該溫度後，聚合物將變得粘稠而不能用手去改變形狀。
理想情況下，電成型材料所使用的熱塑性聚合物應具有相對較低的熔點（比如60℃）以便使用者在沒有燃燒危險的情況下使用，同時減少能量損耗。
可以使用包括直流電和交流電在內的任何電壓，但是其功率要與電成型材料的質量成正比。儘管有熱量逸散，但仍需要根據電成型材料的質量來選擇最小的功率以達到熔化溫度。
歷史 編輯
聚合物和熱塑性導電複合材料自20世紀70年代以來就已存在，但是電成型材料是一個新的概念。2015年，法國人皮埃爾-路易·博耶（Pierre-Louis Boyer）和亞力克西斯·羅伯特（Alexis Robert）首次開發出了第一款電成型材料。
應用 編輯
適用於非批量生產 編輯
一些與人體接觸的剛性物體需要適應使用者的姿態，以便將壓力分佈在整個人和物體的接觸面上，從而提高使用者的舒適度，避免可能導致諸多問題（比如褥瘡）的壓力集中點。
不同個體之間存在的巨大差異使得這種剛性材料製品的規模化生產變得極其困難。通常，這種特有形狀產品的生產都需要優化生產過程，而這一優化常常是以使用模具而實現的（如注塑成型、金屬衝壓成型等）。為了解決形態多樣性的問題，生產者常常不得不增加生產工具以適應產品尺寸和形狀的多樣化。舉個很明顯的例子，同一種鞋的尺碼可以多達15至20種。從另一個角度看，這一點是非常重要的：
- 成本：工業工具如注塑模具非常昂貴，因此所需的投資與數量成正比。
- 後勤：隨着產品種類的增加，庫存管理也變得越來越複雜。然而，比起產品的多樣性工業製造者數量卻相當有限。例如，一個製鞋商要生產三種不同顏色十五種不同尺碼的鞋就需要對3x15即45種不同款名進行管理。
由於變化的多樣性，設計師幾乎無法滿足個體的所有外形特徵要求。最常見的策略是根據一般人的身體特徵來設計產品，雖然可以滿足大多數用戶，但依然會有相當大的一部分人的需求無法得到滿足。
熱成型產品 編輯
熱成型產品可以滿足用戶對產品外形要求，通常在低於其熔點的溫度下使用。不需通過產品變化來進行調整，熱成型產品的初始形狀即可滿足用戶對產品外形的需求。目前許多應用都採用熱成型的原理，例如：滑雪靴、鞋底、芭蕾舞鞋、醫用夾板等。
這類傳統熱塑性材料的局限性之一是加工其所需的設備的技術性質。實際上，為使材料達到熔化溫度，加熱時通常用的是烘箱或者水浴。
電成型材料也同樣可以滿足用戶對產品外形的需求。
優點 編輯
- 最終用戶只需將產品接到適配電源上即可輕鬆完成作業。
- 材料通過焦耳效應對自身直接加熱，成型速度快。
缺點 編輯
- 需要通電
- 電源的使用需要符合安全標準，特別是當電壓高於50V時。