一种离子交换树脂金属复合材料（IPMC）的力学参数测定

对一种新型的人工肌肉材料——离子交换树脂金属复合材料（IPMC）的力学性能参数进行了测试研究。进行了精密拉伸实验,测定了其弹性模量E和泊松比υ,确定了其本构关系,证实了其具有各向同性特性。测试研究为开展IPMC人工肌肉和其应用研究提供了参考数据。

离子聚合物金属复合材料电致动特性数值模拟

基于ANSYS参数化开发平台,通过编制龙格-库塔算法用户子程序求解离子浓度偏微分方程,采用温度场模型等效模拟水分子重新分布引起的机械变形,制定分析流程,对离子交换膜金属复合材料(IPMC)的电致动特性进行了数值模拟.研究了在外加电场作用下,Na+迁移运动规律与IPMC变形过程特征,通过结果比较证明了所提出方法的正确性.

非带电性树脂复合材料及该树脂复合材料的制造方法

提供了一种非带电性树脂复合材料及该树脂复合材料的制造方法。采用了将用离子交换基导入剂处理的树脂基体表面用含金属离子溶液处理以导入金属离子、使该金属离子转化的方法，将过去是困难的、使树脂基体本来有的低导电率不变成一定值以上、并能够将防止树脂基体带电程度的极微量的含金属元素成分导入树脂基体表面上，

离子交换膜金属复合材料力-电耦合变形数值模拟

论文基于电场-化学场-机械场耦合作用机理,采用数值模拟方法,研究离子交换膜金属复合材料(I-onic Polymer Metal Composites简称IPMCs)宏观变形的细观机理.借用大型商业有限元软件ANSYS开发平台,结合MATLAB编制用户子程序,制定了数值分析流程,给出了典型IPMC悬臂梁宏观挠曲变形结果.文章重点研究了IPMC板迭层结构的输出力效率和非均匀挠曲变形细观机理的宏观分析方法,计算结果与实验比较以显示数值方法的正确性.文章的研究结果对材料工作者合理的制作IPMC致动器产品,具有理论指导意义.

人工肌肉IPMC电致动响应特性及其模型

采用自行设计的悬臂梁装置对人工肌肉IPMC的电致动响应特性进行测试,研究在直流电压作用下悬臂梁位移与电压的关系及在方波电压作用下位移与电压频率的关系,建立IPMC材料的力学模型;提出IPMC材料悬臂梁电致动挠曲线方程的大变形解法,导出作用于IPMC悬臂梁上的等效弯矩与电压、频率的函数。测试结果表明,在电压为5V时位移达到最大值11.1mm;当电压的频率大于30mHz时,随着频率的增加,悬臂梁的位移逐渐减小,且在30～100mHz时下降迅速。模型计算结果与测试结果最大相对误差在10%以内,证实了模型的准确性。

IPMC人工肌肉的特性及其应用

介绍了IPMC人工肌肉致动器的制备、致动特性和应用 。

IPMC的材料组成与驱动传感性能研究进展

离子交换聚合物/金属复合材料(IPMC)可作为柔性的驱动器与传感器,用于仿生机械、医疗器械等领域。驱动器是IPMC的主要应用,存在输出功率低、驱动不稳定等问题。传感器是IPMC的重要应用,存在感应电压低、干扰大等缺陷。优化电极、电解质膜、电解质溶液的材料组成有望解决上述问题。驱动器方面,本文梳理了不同聚合物电解质膜的改性技术及驱动特点,重点归纳了电解质膜的成分、结构制约其物理性能(如离子交换当量、含水量、力学性能),进而制约其驱动性能(如位移、力输出)的规律。传感器方面,本文从电极形状、电解质膜结构、电解质离子尺寸3个方面,讨论了IPMC传感性能(如感应电压的幅值、稳定性)的优化技术。论文还展望了IPMC的未来发展方向。