“Động cơ” hay bộ dẫn động (actuator) IPMC, được tạo thành từ một màng phân tử được kéo căng giữa hai điện cực kim loại. Điện trường được đưa vào bộ dẫn động sẽ làm dịch chuyển và tái phân bổ các ion trong màng làm cho cấu trúc bị uốn cong. Các bộ dẫn động IPMC được biết có mức tiêu thụ điện năng thấp cũng như khả năng uốn cong ở điện áp thấp và “bắt chước” các chuyển động xuất hiện một cách tự nhiên trong môi trường.  Tuy nhiên, chúng có nhược điểm chính là các vết nứt có thể hình thành trên các điện cực kim loại sau một thời gian tiếp xúc với không khí và dòng điện. Điều này có thể dẫn đến sự rò rỉ ion qua các điện cực, làm giảm hiệu suất.

Việc cải thiện độ bền của các bộ dẫn động IPMC là một thách thức lớn trong lĩnh vực cơ nhân tạo. Các nhà khoa học đang tiến hành nghiên cứu các cách thức để có thể tạo ra các điện cực mềm dẻo, có hiệu quả kinh tế, có tính dẫn điện cao và không bị rạn nứt để có thể chế tạo bộ dẫn động polyme có tuổi thọ cao.

Trong bài báo xuất bản trên tạp chí ACS Nano, các nhà nghiên cứu Viện Khoa học và công nghệ tiên tiến Hàn Quốc (KAIST) cho biết họ đã phát triển thành công điện cực màng mỏng dựa trên composite graphene-polyme ion mới (ionic polymer-graphene composite - IPGC). Graphene là một lớp cacbon có độ dày một nguyên tử với các đặc tính nhiệt, điện, cơ học đặc biệt. Các điện cực mới này có lớp bề mặt bên ngoài nhẵn, không thấm nước và không bị rạn nứt, điều này giúp cho điện cực không thấm chất lỏng. Loại điện cực này có bề mặt bên trong ráp, tạo điều kiện thuận lợi cho sự dịch chuyển của các ion trong màng để “kích thích” sự uốn cong.

Bộ truyền động IPGC mới này có độ bền đặc biệt, không có biểu hiện giảm hiệu suất ngay cả khi sử dụng điện áp đầu vào rất cao. Nó cho thấy tiềm năng ứng dụng trong các thiết bị y sinh, robot phỏng sinh học mô phỏng chuyển động xảy ra trong tự nhiên và các thiết bị điện tử mềm dẻo.

Các nhà khoa học cho biết vẫn còn nhiều thách thức và cần tiến hành nghiên cứu thêm để thấy rõ được toàn bộ tiềm năng của các điện cực dựa vào graphene và khả năng thương mại hóa của nó. Trong năm 2015, họ dự kiến sẽ tăng cường hơn nữa đặc tính uốn cong của các bộ dẫn động này cũng như khả năng tích trữ năng lượng và công suất của chúng. 

Nhóm nghiên cứu cũng lên kế hoạch phát triển các robot phỏng sinh học có thể đi và nhảy trên mặt nước giống như nhện nước. Họ sẽ thực hiện điều này bằng cách thiết kế các bộ dẫn động IPGC có thể nổi trên mặt nước với đặc tính uốn cong đáng tin cậy có thể hoạt động liên tục trong khoảng thời gian 6 giờ mà không có bất kỳ biểu hiện thay đổi về độ bền.