基于海藻酸钙凝胶电驱动器的响应特性及位移震颤行为研究
发布时间：2021-07-24 21:22
电活性聚合物是一种在电场作用下能够改变自身形态及尺寸的智能材料。随着其性能的提高,电活性聚合物在人工肌肉领域的应用也越来越广泛。电活性聚合物按致动机理的分类方法可以分为电子型聚合物和离子型聚合物。针对传统离子凝胶电驱动器的聚合物与交联剂存在毒性大、生物兼容性差、成本高昂等问题,本文采用海藻酸钠作为聚合物制造海藻酸钙凝胶电驱动器,确定海藻酸钙凝胶电驱动器的制备工艺;阐明生物凝胶电驱动器偏转机理;通过生物交联方法对电活性聚合物进行交联,研究交联时不同影响因素对海藻酸钙凝胶电驱动器响应性能的影响规律。通过实验测试不同CaCl2浓度、海藻酸钙凝胶膜厚度对驱动器的响应性能的影响规律。随着CaCl2浓度的增加,海藻酸钙凝胶电驱动器偏转位移随之增加,达到一定浓度0.9g/L时偏转位移最大,随后偏转位移减小,过凝胶浓度1.0g/L反应制备的电驱动器偏转位移最小,响应速度变化规律和偏转位移变化规律一致。随着增塑剂甘油浓度的增加,海藻酸钙凝胶电驱动器的偏转位移逐渐变小,加入0.67%的甘油效果最好,不加甘油的电驱动器偏转位移稍微小,响应速度大,加入0.67%甘油...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
自驱动仿生机械鱼+
微型拾取装置
?Ч???辏琓erasawa等采用二氧化锰多壁碳纳米管制造了离子凝胶电致动器，对比发现双电层电容远大于氧化钌电极的驱动器与单壁碳纳米管的驱动器。Terasawa等还针对多壁碳纳米管的羧基化进行了研究，发现经过羧基化处理的多壁碳纳米管的驱动应变可达到0.78%-0.80%，比单壁碳纳米管提高了2倍，但是其增强机理还需进一步研究[27]。研究显示，多壁碳纳米管在形貌调控方面比单壁碳纳米管更易操作，而电极形貌特性会影响离子在其内部的传输，Liu等针对碳纳米管的阵列结构进行研究，制备了多壁碳纳米管阵列电极离子型驱动器[28]，如图1.3所示。图1.3阵列碳纳米管驱动器结构多壁碳纳米管阵列电极离子型驱动器具有独特的垂直阵列形貌，可以为其内部的离子提供更易传输的离子通道，并使沿驱动器致动形变方向上的应变增大，使电驱动器在外加电压4V，频率0.5Hz时，可达到高于8%的应变，最大应变速率达到10%s1[29]。目前，关于海藻酸钙凝胶作为EAP材料的研究很少，主要作为医用材料在医学方面研究较多。当海藻酸钠与Ca2+接触时发生反应，通过GG结构单元中的羧基氧、羟基氧和环间氧与Ca2+配位而瞬间凝胶化，形成具有“蛋格”结构的海藻酸钙凝胶[30]，A.Atala,W.Kimd等将其作为药物控制释放领域，K.Y.Lee等将其作为人造皮肤等生物医用材料[31]。ToshihisaYotsuyangagi等研究了海藻酸钙水凝胶的pH响应性，H.K.Ju等研究了海藻酸钙/聚N-异丙基丙烯酞胺的半交联互穿聚合物网络水凝胶的pH和温度刺激响应性[32]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]淀粉凝胶类食品硬度测定装置的研制[J]. 冷进松,戴媛,刘长虹. 食品与机械. 2014(02)
[2]β-环糊精/海藻酸钠水凝胶的制备及性能研究[J]. 董锐,周冰倩,孙晓斌,张建勋,周健. 精细与专用化学品. 2013(06)
[3]羟基磷灰石对海藻酸钙水凝胶的制备及性能的影响[J]. 孙静,肖玉梅,范红松,张兴栋. 无机材料学报. 2010(10)
硕士论文
[1]基于壳聚糖凝胶人工肌肉响应特性的研究[D]. 王禹健.哈尔滨工程大学 2016
[2]生物凝胶电驱动器的运动寿命研究[D]. 毕红时.哈尔滨工程大学 2016
[3]基于ATRP反应的水凝胶微球的制备与表征[D]. 王国峰.河南工业大学 2014
[4]产谷氨酰胺转胺酶的茂原链霉菌的发酵优化及诱变育种[D]. 田沛霖.华东师范大学 2013
[5]海藻酸盐薄膜的制备、表征及其电化学研究[D]. 李谦谦.青岛大学 2012
[6]卡拉胶纤维的制备与性能研究[D]. 尹利众.青岛大学 2010
本文编号：3301452
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：74 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
自驱动仿生机械鱼+
微型拾取装置
?Ч???辏琓erasawa等采用二氧化锰多壁碳纳米管制造了离子凝胶电致动器，对比发现双电层电容远大于氧化钌电极的驱动器与单壁碳纳米管的驱动器。Terasawa等还针对多壁碳纳米管的羧基化进行了研究，发现经过羧基化处理的多壁碳纳米管的驱动应变可达到0.78%-0.80%，比单壁碳纳米管提高了2倍，但是其增强机理还需进一步研究[27]。研究显示，多壁碳纳米管在形貌调控方面比单壁碳纳米管更易操作，而电极形貌特性会影响离子在其内部的传输，Liu等针对碳纳米管的阵列结构进行研究，制备了多壁碳纳米管阵列电极离子型驱动器[28]，如图1.3所示。图1.3阵列碳纳米管驱动器结构多壁碳纳米管阵列电极离子型驱动器具有独特的垂直阵列形貌，可以为其内部的离子提供更易传输的离子通道，并使沿驱动器致动形变方向上的应变增大，使电驱动器在外加电压4V，频率0.5Hz时，可达到高于8%的应变，最大应变速率达到10%s1[29]。目前，关于海藻酸钙凝胶作为EAP材料的研究很少，主要作为医用材料在医学方面研究较多。当海藻酸钠与Ca2+接触时发生反应，通过GG结构单元中的羧基氧、羟基氧和环间氧与Ca2+配位而瞬间凝胶化，形成具有“蛋格”结构的海藻酸钙凝胶[30]，A.Atala,W.Kimd等将其作为药物控制释放领域，K.Y.Lee等将其作为人造皮肤等生物医用材料[31]。ToshihisaYotsuyangagi等研究了海藻酸钙水凝胶的pH响应性，H.K.Ju等研究了海藻酸钙/聚N-异丙基丙烯酞胺的半交联互穿聚合物网络水凝胶的pH和温度刺激响应性[32]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]淀粉凝胶类食品硬度测定装置的研制[J]. 冷进松,戴媛,刘长虹. 食品与机械. 2014(02)
[2]β-环糊精/海藻酸钠水凝胶的制备及性能研究[J]. 董锐,周冰倩,孙晓斌,张建勋,周健. 精细与专用化学品. 2013(06)
[3]羟基磷灰石对海藻酸钙水凝胶的制备及性能的影响[J]. 孙静,肖玉梅,范红松,张兴栋. 无机材料学报. 2010(10)
硕士论文
[1]基于壳聚糖凝胶人工肌肉响应特性的研究[D]. 王禹健.哈尔滨工程大学 2016
[2]生物凝胶电驱动器的运动寿命研究[D]. 毕红时.哈尔滨工程大学 2016
[3]基于ATRP反应的水凝胶微球的制备与表征[D]. 王国峰.河南工业大学 2014
[4]产谷氨酰胺转胺酶的茂原链霉菌的发酵优化及诱变育种[D]. 田沛霖.华东师范大学 2013
[5]海藻酸盐薄膜的制备、表征及其电化学研究[D]. 李谦谦.青岛大学 2012
[6]卡拉胶纤维的制备与性能研究[D]. 尹利众.青岛大学 2010
本文编号：3301452
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/yiqiyibiao/3301452.html
