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TEOS-GO掺杂的银基离子聚合物金属复合材料的制备及其致动性能
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作者 李星震 李廷鱼 +3 位作者 郭丽芳 李银辉 李朋伟 胡珂祺 《微纳电子技术》 CAS 2024年第3期75-82,共8页
离子聚合物金属复合材料(IPMC)是一种新型的电驱动软材料,具有质量轻、驱动电压低的优点,但也存在输出力较小、驱动时间短的缺点,限制了其应用前景。提出了一种在基膜内掺杂硅酸乙酯-氧化石墨烯(TEOS-GO)以提高保水性和驱动能力的银基IP... 离子聚合物金属复合材料(IPMC)是一种新型的电驱动软材料,具有质量轻、驱动电压低的优点,但也存在输出力较小、驱动时间短的缺点,限制了其应用前景。提出了一种在基膜内掺杂硅酸乙酯-氧化石墨烯(TEOS-GO)以提高保水性和驱动能力的银基IPMC,通过对纯Nafion IPMC与TEOS-GO/Nafion IPMC致动器的含水量、尖端位移、输出力和稳定性等参数的测试,证实优化后IPMC的驱动性能有明显的提升。实验结果表明,掺杂质量分数1.5%TEOS-GO的IPMC在3 V直流电压下,尖端位移达到16.579 mm,相当于纯Nafion IPMC的3.37倍;输出力最高达到0.439 gf(1 gf=9.8 mN),是纯Nafion IPMC的5倍。这种改进方式弥补了IPMC用于致动器的缺点,为今后的发展开拓了前景。 展开更多
关键词 离子聚合物金属复合材料(ipmc) 致动性能 硅酸乙酯-氧化石墨烯(TEOS-GO) 柔性致动器 NAFION 表面电极
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基于CMWCNT/Nafion的增强型离子聚合物金属复合材料的制备及致动性能
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作者 李帆 李廷鱼 +2 位作者 李朋伟 李银辉 郭丽芳 《微纳电子技术》 CAS 2024年第3期59-67,共9页
离子聚合物金属复合材料(IPMC)是一种新型的电活性材料,具有体积小、质量轻、驱动电压低等优点,但驱动力小、稳定工作时间短等问题限制着其柔性致动性能。提出了一种基于银基IPMC的增强型致动器,通过在IPMC的基底聚合物中掺杂羧基化多... 离子聚合物金属复合材料(IPMC)是一种新型的电活性材料,具有体积小、质量轻、驱动电压低等优点,但驱动力小、稳定工作时间短等问题限制着其柔性致动性能。提出了一种基于银基IPMC的增强型致动器,通过在IPMC的基底聚合物中掺杂羧基化多壁碳纳米管(CMWCNT),来提高IPMC的整体机械性能和致动性能。其中,掺杂质量分数0.5%CMWCNT的IPMC的最大尖端位移和驱动力分别增加至未优化银基IPMC的1.60倍与2.32倍,该性能的提升归因于CMWCNT良好的导电性和羧基对水合阳离子迁移的加速作用。与未优化的银基IPMC相比,掺杂质量分数0.5%CMWCNT时IPMC驱动速率可提升至3.57倍。研究结果可为IPMC在各领域的应用发展提供参考。 展开更多
关键词 离子聚合物金属复合材料(ipmc) 增强型致动器 羧基化多壁碳纳米管(CMWCNT) 柔性致动性能 电活性材料
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基于离子聚合物金属复合结构(IPMC)的柔性致动器研究 被引量:14
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作者 罗玉元 李朝东 张国贤 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期410-413,共4页
介绍了基于离子聚合物金属复合结构(IPMC)的柔性致动器的制备方法和关键技术,分析了致动机理。针对所构造的致动器样本,初步研究了其机电特性。研究结果表明,该制动器具有结构简单、驱动电压低、相对变形量大、重量轻等优点,在泳动仿生... 介绍了基于离子聚合物金属复合结构(IPMC)的柔性致动器的制备方法和关键技术,分析了致动机理。针对所构造的致动器样本,初步研究了其机电特性。研究结果表明,该制动器具有结构简单、驱动电压低、相对变形量大、重量轻等优点,在泳动仿生微机器人推进和生物医学应用方面具有较大的潜力。 展开更多
关键词 离子聚合物金属复合结构(ipmc) 致动器 电极 MEMS
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离子聚合物-金属复合物发展综述 被引量:14
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作者 彭瀚旻 杨淋 +1 位作者 李华峰 赵淳生 《微特电机》 北大核心 2008年第2期57-61,共5页
介绍了一种新型智能材料离子聚合物-金属复合物,概述了其特性和致动机理,引述了离子聚合物-金属复合物在微特作动器中一些应用实例,最后展望了离子聚合物-金属复合物在未来的发展前景。
关键词 离子聚合物-金属复合物 人工肌肉 EAP 作动器 仿生机器人
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离子聚合物金属复合材料电致动模型研究 被引量:4
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作者 于敏 丁海涛 +2 位作者 郭东杰 何青松 戴振东 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期1436-1440,共5页
离子聚合物金属复合材料(ionic polymer-metal composites,IPMC)是一种新型电致形变高分子材料,具有广阔应用前景。为了有效描述IPMC的形变规律,基于IPMC致动原理提出了一种电致动模型。建立了阶梯电压下IPMC膜内水合阳离子的力平衡方程... 离子聚合物金属复合材料(ionic polymer-metal composites,IPMC)是一种新型电致形变高分子材料,具有广阔应用前景。为了有效描述IPMC的形变规律,基于IPMC致动原理提出了一种电致动模型。建立了阶梯电压下IPMC膜内水合阳离子的力平衡方程,由水合阳离子的浓度分布及水分子的扩散计算得出水分子的浓度以及含水量分布,结合实验所确定的含水量和应变的关系从而确定IPMC沿厚度方向的应变分布。该计算方法适用于不同形状的IPMC致动器。以悬臂梁IPMC致动器为例,通过应变分布计算得到IPMC致动器在阶跃电压下的输出弯矩和相应的位移响应,模拟结果与实验结果的瞬时响应规律高度一致,证明该模型正确。该模型的建立为IPMC结构驱动一体化设计奠定了坚实的基础。 展开更多
关键词 离子聚合物金属复合材料 ipmc 致动模型 数值模拟
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银基离子聚合物金属复合材料的封装工艺及其致动性能
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作者 耿国晶 李廷鱼 李刚 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2022年第8期813-819,共7页
离子聚合物金属复合材料(IPMC)是一种典型的电活性聚合物,具有响应速度快、驱动电压低的突出优势,但全氟磺酸树脂在空气中易失水的缺陷,导致基于全氟磺酸树脂的IPMC会产生非常严重的松弛现象,限制了其作为柔性驱动材料的各项性能。因此... 离子聚合物金属复合材料(IPMC)是一种典型的电活性聚合物,具有响应速度快、驱动电压低的突出优势,但全氟磺酸树脂在空气中易失水的缺陷,导致基于全氟磺酸树脂的IPMC会产生非常严重的松弛现象,限制了其作为柔性驱动材料的各项性能。因此,在此基础上提出了一种从物理封装角度抑制IPMC易于松弛的方法。通过聚二甲基硅氧烷(PDMS)和聚氯乙烯(PVC)的组合方式对IPMC进行封装,测量封装后的IPMC的含水率、偏移角度、输出力以及稳定性。结果表明,这种在表面增加膜结构的方法不仅减少了内部水分的流失,使IPMC在空气中的含水率提高了约35%,而且为其致动提供了更高的机械强度,产生了更大的输出力,改善了其在空气中工作的稳定性。这种方法弥补了该材料制备驱动器时的主要不足,为其更广泛的应用奠定了基础。 展开更多
关键词 离子聚合物金属复合材料(ipmc) 柔性驱动材料 松弛现象 致动性能 封装
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聚酸—聚乙烯醇—金属离子复合物膜离子导电性能的研究 被引量:1
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作者 姜雪晨 李桂春 《哈尔滨师范大学自然科学学报》 CAS 2001年第1期90-93,共4页
为了进一步地研究聚合物—碱金属盐复合物离子导电机理和改进复合物的导电性能 ,机械性能和加工性能 ,本文合成了聚酸—聚己烯醇—金属复合物膜 ,研究了复合物的组成 ,聚酸的酸强度 ,金属离子的大小 ,温度对这种共聚高分子—金属复合物... 为了进一步地研究聚合物—碱金属盐复合物离子导电机理和改进复合物的导电性能 ,机械性能和加工性能 ,本文合成了聚酸—聚己烯醇—金属复合物膜 ,研究了复合物的组成 ,聚酸的酸强度 ,金属离子的大小 ,温度对这种共聚高分子—金属复合物性能的影响 ,同时 。 展开更多
关键词 金属离子复合物 离子导电性 金属 聚合物
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高分子复合物研究动向
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作者 淡宜 《国际学术动态》 1997年第1期45-48,共4页
第36届国际纯化学与应用化学联合会大分子讨论会(IUPAC MACRO SEOUL’96)于8月4日至9日在韩国汉城召开。出度会议的有来自韩国、中国、日本、美国、俄罗斯、德国、法国、加拿大、英国、波兰、澳大利亚、意大利、乌兹别克、荷兰、印度、... 第36届国际纯化学与应用化学联合会大分子讨论会(IUPAC MACRO SEOUL’96)于8月4日至9日在韩国汉城召开。出度会议的有来自韩国、中国、日本、美国、俄罗斯、德国、法国、加拿大、英国、波兰、澳大利亚、意大利、乌兹别克、荷兰、印度、智利、巴西等42个国家的1500名代表。大会收集论文1100篇(其中大会报告5篇,邀请报告137篇)。讨论会分11个专题组:聚合物合成和反应,聚合物结构与性能,热力学与分子动力学,聚合物加工,聚合物共混物和复合物,聚合物渗透膜,场响应聚合物,生物聚合物,超分子组装和聚合物薄膜,聚合物与环境,以及聚合物教育。会议内容丰富,几乎涉及大分子科学和技术的所有领域,还涉及与大分子有关的化学、物理和工程领域,反映了当前在高分子理论研究及高分子材料合成、表征、加工和应用等方面达到的水平,以及高分子科学和高分子材料研究领域的前沿。现就本次大会讨论热点之一,高分子复合物形成、结构和性能研究作一简要的介绍。 展开更多
关键词 高分子复合物 聚合物 金属离子复合物
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应用人工肌肉IPMC材料的三指微型柔性手爪设计 被引量:6
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作者 彭瀚旻 李华峰 +2 位作者 惠耀 丁庆军 赵淳生 《振动.测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2010年第4期347-352,共6页
为满足现代小型驱动器的微型化、智能化、多功能及高集成度等要求,利用一种智能材料即离子聚合物金属复合物(ionic polymer-metal composite,简称IPMC)研制了一款三指微型柔性手爪。运用ANSYS有限元分析软件,通过等效压电双晶片的机电... 为满足现代小型驱动器的微型化、智能化、多功能及高集成度等要求,利用一种智能材料即离子聚合物金属复合物(ionic polymer-metal composite,简称IPMC)研制了一款三指微型柔性手爪。运用ANSYS有限元分析软件,通过等效压电双晶片的机电耦合模型对IPMC驱动元件进行有限元位移仿真,得到其在3V电压下最大变形及相应的位移分布图。根据仿真结果,设计IPMC手爪的夹持机构,制备了体积不大于13.5 cm3的IPMC微型手爪。试验测试结果表明,在3 V直流电驱动下,IPMC驱动薄膜(总长度为19 mm,自由端长度为14 mm)的末端最大变形为22 mm(负向位移与正向位移的总和),其最大变形速度约为4.44 mm/s,总重量为1.033g的手爪可以抓取1.973g的物体,其手爪的推重比约为2,而材料(IPMC的总重量为0.177g)的推重比甚至大于11.5。此IPMC柔性手爪的性能满足低耗能的设计要求,具有结构简单、柔顺、安静、体积小和推重比大等特点,在微小型驱动领域具有较好的应用前景。 展开更多
关键词 离子聚合物金属复合物 智能材料 柔性 微型手爪 夹持器 微型驱动器
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Ag型IPMC柔性驱动器的制备及性能 被引量:5
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作者 陈骐 熊克 +2 位作者 卞侃 金宁 王帮峰 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第3期426-429,464,共5页
为了降低成本并改善材料性能,采用银替代铂制备IPMC电极。基于渗透还原工艺采用化学沉积方法制备了Pt基、Pt-Ag基和Ag基三种IPMC柔性驱动器试件。对试件的SEM和XRD分析结果表明本文提供的方法可以有效地将电极金属沉积在基膜中,且呈梯... 为了降低成本并改善材料性能,采用银替代铂制备IPMC电极。基于渗透还原工艺采用化学沉积方法制备了Pt基、Pt-Ag基和Ag基三种IPMC柔性驱动器试件。对试件的SEM和XRD分析结果表明本文提供的方法可以有效地将电极金属沉积在基膜中,且呈梯度分布;对样件的致动效果以及表面电阻特性测试结果表明Ag基IPMC驱动器具有最好的致动变形能力和最低的表面电阻。在相同尺寸与约束条件下,Ag基IPMC在1.5V时产生90°变形,Pt型与Pt-Ag型IPMC分别在3V和4V驱动电压下产生60°变形。 展开更多
关键词 智能材料 离子聚合物金属复合材料(ipmc) 驱动器 化学沉积
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基于PXI虚拟仪器的IPMC输出力测试 被引量:1
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作者 徐兵 赵扬 +3 位作者 郑高峰 庄明凤 黄伟伟 王伟 《厦门大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期52-55,共4页
离子聚合物金属复合物(ionic polymer metal composite,IPMC)是一种离子型的电致动聚合物,在低电压驱动下可以产生较大的位移形变,因其柔性好、响应速度快、无噪音、与人类肌肉特性相近等特点,成为仿生驱动材料的较佳选择.针对IPMC材料... 离子聚合物金属复合物(ionic polymer metal composite,IPMC)是一种离子型的电致动聚合物,在低电压驱动下可以产生较大的位移形变,因其柔性好、响应速度快、无噪音、与人类肌肉特性相近等特点,成为仿生驱动材料的较佳选择.针对IPMC材料的输出力进行测试研究,搭建了一套基于美国国家仪器(NI)公司的面向仪器系统的PCI扩展(PCI extensions for instrumentation,PXI)虚拟仪器平台的IPMC力学测试系统,通过LABVIEW开发环境编写了IPMC力测量数据的采集与分析处理软件,通过该系统可以直观得到IPMC输出力变化规律.针对商业离子基膜和自浇铸离子基膜的IPMC进行测试对比分析,得到IPMC材料的输出力变化规律. 展开更多
关键词 面向仪器系统的PCI扩展(PXI) 离子聚合物金属复合物(ipmc) 输出力 虚拟仪器
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电泳沉积法在IPMC电极制备中的应用研究 被引量:2
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作者 杜野 赵刚 +3 位作者 隋志阳 梁博 王仲文 张鹏 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期100-106,125,共8页
化学镀是制备IPMC(Ionic polymer-metal composites,离子聚合物金属复合材料)电极的常用方法.传统化学镀银方法制备Ag-IPMC(传统化学镀方法)的周期约为32 h,时间较长.为此,本文采用电泳沉积法将多壁碳纳米管(MCNT)沉积在Nafion基膜表面... 化学镀是制备IPMC(Ionic polymer-metal composites,离子聚合物金属复合材料)电极的常用方法.传统化学镀银方法制备Ag-IPMC(传统化学镀方法)的周期约为32 h,时间较长.为此,本文采用电泳沉积法将多壁碳纳米管(MCNT)沉积在Nafion基膜表面作为IPMC电极,以缩短电极制备周期.由于MCNT与Nafion基膜之间的结合力较小,所以首先进行一次化学镀得到Ag-IPMC(1次化学镀),然后再利用电泳沉积法得到MCNT-Ag复合电极IPMC.同时研究了电泳电压和电泳沉积时间对IPMC电致动性能的影响.电泳沉积法不仅制备周期为传统化学镀方法的一半,并且制备的IPMC电致动性能也明显优于传统化学镀法.电泳沉积法是一种非常有应用前景的IPMC电极制备方法. 展开更多
关键词 离子聚合物金属复合材料 MCNT-Ag-ipmc 电泳沉积法 多壁碳纳米管 ipmc电极
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PVP分散剂对IPMC表面银纳米颗粒及致动性能的影响 被引量:2
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作者 杨翠 李廷鱼 李刚 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2021年第8期750-755,共6页
采用化学还原法制备银电极离子聚合物金属复合材料(IPMC)时,由于反应过程中银颗粒团聚,导致IPMC表面电极存在银纳米颗粒分布不均匀、表面有裂缝等问题,影响了IPMC致动性能。因此,提出了在化学还原反应的过程中加入分散剂聚乙烯吡咯烷酮(... 采用化学还原法制备银电极离子聚合物金属复合材料(IPMC)时,由于反应过程中银颗粒团聚,导致IPMC表面电极存在银纳米颗粒分布不均匀、表面有裂缝等问题,影响了IPMC致动性能。因此,提出了在化学还原反应的过程中加入分散剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)来细化银纳米颗粒,使用细化的银纳米颗粒对裂缝进行填充,通过在次化学镀反应过程中加入不同质量的PVP制备了Ag-IPMC以及Ag-PVP-IPMC样品,测试了不同样品的表面形貌、表面电阻、含水量、失水速度、尖端输出力以及变形角度。结果表明,加入适量PVP时,IPMC表面电极分布均匀,裂缝减少,含水量提高,失水速度减慢,同时其尖端输出力和输出位移均有所提高。 展开更多
关键词 银纳米颗粒 离子聚合物金属复合材料(ipmc) 分散剂 聚乙烯吡咯烷酮(PVP) 致动性能
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基于W-M函数的IPMC界面建模仿真方法
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作者 刘炎发 牛清正 +2 位作者 杨倩 常龙飞 吕品 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2020年第2期176-181,204,共7页
离子聚合物-金属复合材料(ionic polymer-metal composite, IPMC)界面的粗糙特性对材料的电致动性能有重要作用,文章针对IPMC界面表征模型难以体现实际界面复杂特性的研究现状,提出利用W-M函数来模拟界面轮廓。从制备的样片界面轮廓出... 离子聚合物-金属复合材料(ionic polymer-metal composite, IPMC)界面的粗糙特性对材料的电致动性能有重要作用,文章针对IPMC界面表征模型难以体现实际界面复杂特性的研究现状,提出利用W-M函数来模拟界面轮廓。从制备的样片界面轮廓出发建立传质方程,将实际界面、平电极、Koch曲线和W-M函数模型的拟合结果进行对比,发现仅W-M函数模型与实际界面模型拟合结果相近,且误差均小于5%。此外,文章给出了W-M函数核心参数的获取方法和经验公式,并用来表征复杂界面轮廓。 展开更多
关键词 离子聚合物-金属复合材料(ipmc) 界面轮廓 W-M函数 建模仿真 表征
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新型聚合过滤技术回收设备开发成功
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《化工科技市场》 CAS 2004年第7期60-60,共1页
关键词 回收 设备 电镀业 水溶性聚合物 金属离子 复合物 超过滤方式 污水 分离 聚合过滤技术
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基于PVDF传感器的仿生机器鱼测控系统 被引量:1
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作者 叶秀芬 朱玲 +1 位作者 刘世超 郭书祥 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期850-855,共6页
选择离子聚合物金属复合材料(IPMC)作为驱动器,设计了一种厘米级仿生机器鱼;针对驱动器自身存在的易疲劳、易电解等缺陷及实际工程中的不确定因素给系统带来的不稳定问题,建立了基于性能稳定的聚偏二氟乙烯(PVDF)传感器的闭环测控系统,... 选择离子聚合物金属复合材料(IPMC)作为驱动器,设计了一种厘米级仿生机器鱼;针对驱动器自身存在的易疲劳、易电解等缺陷及实际工程中的不确定因素给系统带来的不稳定问题,建立了基于性能稳定的聚偏二氟乙烯(PVDF)传感器的闭环测控系统,解决了开环控制存在的调节时间长、误差大的问题;提出了一种新颖的传感器并行安装方式,有效地避开了应用环境中的不利因素,实现了对驱动器状态的实时检测;在LabVIEW软件环境下进行了测控实验。实验表明,该系统能够保证仿生机器鱼长期稳定地工作。 展开更多
关键词 测控系统 离子聚合物金属复合材料(ipmc) 聚偏二氟乙烯(PVDF) 虚拟仪器 仿生机器鱼
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IPMC的材料组成与驱动传感性能研究进展
17
作者 梅龙祥 郭晓伟 +1 位作者 马丽 郭东杰 《复合材料学报》 EI CAS 2024年第10期5202-5221,共20页
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... 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。 展开更多
关键词 电活性聚合物(EAP) 离子交换聚合物/金属复合材料(ipmc) 驱动器 传感器 力电耦合
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表面粗化对IPMC人工肌肉性能的影响 被引量:2
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作者 杨旭 于敏 +4 位作者 王运动 汪磊 何青松 刘志刚 戴振东 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第23期2620-2628,共9页
离子聚合物金属复合材料(Ionic Polymer Metal Composite,IPMC)是由聚合物基底膜和金属电极复合而成的一种新型的离子型电致动材料.对基底膜进行表面粗化处理,改善聚合物基底和金属电极间交界面构筑方式是提高材料性能的重要方法.本文针... 离子聚合物金属复合材料(Ionic Polymer Metal Composite,IPMC)是由聚合物基底膜和金属电极复合而成的一种新型的离子型电致动材料.对基底膜进行表面粗化处理,改善聚合物基底和金属电极间交界面构筑方式是提高材料性能的重要方法.本文针对IPMC人工肌肉的制备提出了一种可控的基底膜定向表面粗化方法,基于UMT-2摩擦磨损试验机的线性往复运动设计了一套IPMC基底膜表面粗化装置.对比手工粗化,采用3种载荷对Nafion商业膜表面进行了机械粗化处理.对不同粗化条件获得的基底膜以相同的工艺制备IPMC,研究了不同粗化方法和条件对IPMC人工肌肉力和位移输出性能的影响.结果表明,机械粗化能够排除手工粗化过程中人为因素的影响,做到粗化加载的力度及方向性可控,使磨痕深浅均匀方向一致.相比手工粗化,通过机械粗化可以改善基底膜与电极层之间的构筑紧密程度,增加铂颗粒的吸附能力和沉积厚度,获得更为平整致密、裂隙均匀有序的表面电极,从而降低IPMC表面电阻,提升力和位移输出能力.致密且较厚的电极层同时可以阻挡一部分水分的泄露,延长IPMC有效工作的时间.该研究能够提升IPMC制备工艺的稳定性,为IPMC制备的标准化奠定基础,同时提高IPMC人工肌肉的驱动性能,对IPMC人工肌肉的进一步开发应用提供保障. 展开更多
关键词 离子聚合物金属复合材料(ipmc) 人工肌肉 NAFION 表面粗化 驱动性能
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Force optimization of ionic polymer metal composite actuators by an orthogonal array method 被引量:3
19
作者 YU Min HE QingSong +3 位作者 DING Yan GUO DongJie LI JiaBo DAI ZhenDong 《Chinese Science Bulletin》 SCIE EI CAS 2011年第19期2061-2070,共10页
Ionic polymer metal composites (IPMCs), a new kind of electro-active polymer, can be used for micro robotic actuators, artificial muscles and dynamic sensors. However, IPMC actuators have the major drawbacks of a low ... Ionic polymer metal composites (IPMCs), a new kind of electro-active polymer, can be used for micro robotic actuators, artificial muscles and dynamic sensors. However, IPMC actuators have the major drawbacks of a low generative blocking force and dependence on a humid environment, which limit their further application. Multiple process parameters for the fabrication of IPMCs were optimized to produce a maximum blocking force; the parameters included reducing agent concentration, platinum salt concentration in the initial compositing process, and tetraethyl orthosilicate (TEOS) content. An orthogonal array method was designed and a series of fabrication experiments were carried out to identify the optimum process parameters. The results show that the platinum salt concentration in the initial compositing process plays the most significant role in improving the blocking force of IPMCs, the TEOS content plays an important role, and the reducing agent concentration has no apparent effect on the blocking force. In the optimized conditions, the IPMC actuator exhibited maximum blocking force of 50 mN, and the corresponding displacement was 14 mm. Compared with normal conditions, the blocking force improved 2.4-fold without sacrificing the displacement, and the effective air-operating life was prolonged 5.8-fold for the blocking force and 5-fold for the displacement. This study lays a solid foundation for further applications of IPMCs. 展开更多
关键词 金属复合材料 离子聚合物 优化条件 致动器 正硅酸乙酯 直交 电活性聚合物 ipmc
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