模型参数对IPMC变形性能影响分析

基于电场-化学场-机械场耦合作用机理,采用数值模拟方法,建立了RC模拟电路,分析了IPMC在外加电压场作用下模拟参数对电流和电流积分的影响;采用标准三参数模型模拟Nafion膜线黏弹性力学行为,得到了随时间衰减的杨氏模量表达式。分析结果表明:膜内电流积分是一个决定性因素,它直接控制着膜内钠离子的迁移运动;电容增大时,膜内电流积分增大,从而加速了膜内钠离子的迁移运动,同时宏观位移也随之增大;电阻增大时,膜内电流积分与宏观位移均随之减小。引入静电应力作为初始应力,对悬臂梁挠曲变形进行了细观分析,结果表明其最大挠曲变形的旋转角可达到24°。