水热对单壁碳纳米管改性IPMC性能的影响

发布时间：2017-09-20 06:04

  本文关键词：水热对单壁碳纳米管改性IPMC性能的影响

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【摘要】：IPMC作为一种能够感知外部刺激并作出判断与响应的新型材料,打破了传统材料结构与功能分裂的界限,实现了结构功能化、功能多样化,具有低电压、大变形、密度小、易微型化、与人类肌肉有着相似应变极限和破坏极限等特点,在医疗、仿生、微机电系统、航空航天等领域具有很大应用前景。本文为改善IPMC中增强材料SWCNT分布不均及易起泡问题,提升SWCNT/Nafion-IPMC基本性能,进行了以下几方面研究:采用水热处理方法对不同掺杂含量的铂型SWCNT/Nafion-IPMC进行了改性。在成膜之前的制备流程中加入水热处理环节对SWCNT/Nafion-IPMC进行改性,并采用溶液-浇铸法成膜;研究分析了水热改性前后不同掺杂含量的铂型SWCNT/Nafion-IPMC的形貌特征。采用SEM和FIR进行了表征。结果表明,水热改性有效实现了铂型SWCNT/Nafion-IPMC中SWCNT的分散、解决了起泡问题得、提升电极质量;研究分析了水热改性前后不同掺杂含量的铂型SWCNT/Nafion-IPMC的基本性能。研究分析了含水率、溶胀比、抗拉性能、表面电阻和总体电阻。结果表明,水热改性有效降低了铂型SWCNT/Nafion-IPMC的溶胀比和伸长率、提高了抗拉强度和模量。研究分析了水热改性前后不同掺杂含量的铂型SWCNT/Nafion-IPMC的致动性能。研究分析了3V直流电源激励下不同掺杂含量的铂型SWCNT/Nafion-IPMC的位移输出和尖端力输出特性。结果表明,水热改性有效提高了铂型SWCNT/Nafion-IPMC的尖端力输出,延长了位移输出和力输出在最值处停留的时间。
【关键词】：离子聚合物金属复合材料(IPMC) 单壁碳纳米管(SWCNT) 水热处理 形貌表征 力学性能 电学性能
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB381
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 注释表11-12
• 缩略词12-13
• 第一章 绪论13-21
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 国内外研究现状14-20
• 1.2.1 IPMC的结构14-18
• 1.2.2 IPMC的驱动原理18
• 1.2.3 力电耦合模型18-19
• 1.2.4 国内外研究现状19-20
• 1.3 课题来源及主要研究内容20-21
• 第二章 水热改性铂型SWCNT -IPMC及其形貌表征21-33
• 2.1 水热改性离子交换膜21-24
• 2.1.1 单离子交换膜的制备23
• 2.1.2 增强型离子交换膜的制备23
• 2.1.3 水热改性离子交换膜23-24
• 2.2 电极制备24-26
• 2.2.1 电极材料24-25
• 2.2.2 反应机理25
• 2.2.3 制备工艺25-26
• 2.3 IPMC形貌表征26-31
• 2.3.1 试样微观形貌26-29
• 2.3.2 试样红外光谱分析29-31
• 2.4 本章小结31-33
• 第三章 铂型SWCNT-IPMC基本力学和电学性能33-49
• 3.1 保水特性33-38
• 3.1.1 含水率33-36
• 3.1.2 体积溶胀比36-38
• 3.2 抗拉性能38-40
• 3.3 电学性能40-47
• 3.3.1 表面电阻40-45
• 3.3.2 总体电阻45-47
• 3.4 本章小结47-49
• 第四章 铂型SWCNT-IPMC致动性能49-56
• 4.1 电致变形性能49-52
• 4.1.1 电致变形测试系统及方法49-50
• 4.1.2 直流电激励下的位移输出50-52
• 4.2 力输出性能52-55
• 4.2.1 力测试系统及方法52-53
• 4.2.2 直流电激励下的力输出53-55
• 4.3 本章小结55-56
• 第五章 总结与展望56-58
• 5.1 研究工作总结56
• 5.2 研究工作创新及贡献56-57
• 5.3 存在问题及展望57-58
• 参考文献58-64
• 致谢64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 安逸;熊克;顾娜;;一种离子聚合物金属复合材料的动态力学性能[J];材料研究学报;2010年02期

2 安逸;熊克;顾娜;;一种离子聚合物金属复合材料拉伸试验研究[J];航空学报;2009年05期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 安逸;离子聚合物金属复合材料（IPMC）的力学和力电耦合性能研究[D];南京航空航天大学;2009年

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本文编号：886317