IPMC電致動器的制備技術(shù)及其性能研究.pdf

1、離子聚合物金屬復合材料(IPMC，Ionic Polymer-metal Composites）電致動器具有低電壓驅(qū)動、致動方式簡單和質(zhì)量輕且柔等特點，在仿生工程、人工肌肉和生醫(yī)工程等方面有廣闊的應(yīng)用前景。為了滿足科學研究和工程領(lǐng)域?qū)PMC材料應(yīng)用的廣泛需求，本文著力對IPMC材料的制備、改性及其機電耦合功能特性等進行了一定的研究，主要完成了以下工作：
　　1.系統(tǒng)地總結(jié)和分析了國內(nèi)外 IPMC技術(shù)的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢，闡述了

2、IPMC電致動器的工作特點及其工程應(yīng)用，闡釋了IPMC材料的物理化學本構(gòu)及其電致動機理。
　　2.探索研究了基于Nafion-117膜制備IPMC離子型電致動器的標準工藝，并利用化學沉積技術(shù)在Nafion-117膜表面還原出鉑電極從而制備出IPMC電致動器的樣件。試驗表明利用該工藝制備出的電致動器的基體與金屬電極之間能形成致密的微嵌合結(jié)構(gòu)，這種致動器能產(chǎn)生較強的電致動彎曲變形效應(yīng)。
　　3.針對目前 IPMC電致動器輸出動力

3、普遍較小的問題，為了提高這類電致動器的輸出動力，研究了基于凝膠法的IPMC電致動器溶膜澆鑄技術(shù)，并據(jù)此制備出厚達0.8mm的IPMC基膜。試驗表明該法制備的大厚度IPMC電致動器試樣的輸出力可達27mN，該動力為基于Nafion-117膜制備電致動器動力的2~3倍。
　　4.試驗了一種 IPMC基膜表面定向粗化的新方法，研究表明利用該方法制備的IPMC電致動器在輸出動力方面比采用傳統(tǒng)非定向粗化方法制成的IPMC電致動器動力可提升了

4、7％，并且該方法易于實現(xiàn)。
　　5.構(gòu)建出基于計算機視覺測量技術(shù)的IPMC機電測試與控制平臺，通過在該平臺上進行大量的IPMC功能特性試驗，探索揭示出IPMC電致應(yīng)變特性、機電響應(yīng)特性、電學特性等一些重要規(guī)律。研究比較了IPMC電致動器在方波、正弦波、三角波等不同電功率信號激勵下的致動行為。研究表明在同等激勵強度下采用方波激勵時的電致動效果最為明顯。
　　6.傳統(tǒng)IPMC材料以水作為離子傳導液，由于水在空氣中易揮發(fā)和在電場作