IPMC人工肌肉作动器的制备及其机电特性研究

发布时间：2021-06-29 03:14

　　离子聚合物金属复合材料（IPMC）是一种新型智能材料，在较低电场的作用下能发生较大的形变。由其构成的致动器具有致动方式简单、致动电压低、重量轻等优点，IPMC材料在仿生机器人、应力传感器、人工肌肉和生物医学等方面有广泛的应用前景。为了满足科学研究和工程领域对IPMC应用的需求，本文对IPMC的制备技术、机电特性及其它相关问题进行了研究，主要取得了以下成果：（1）总结分析了国内外人工肌肉特别是IPMC作动器的技术现状及其发展，说明了其工程应用，阐明了本研究的意义。（2）研究分析了IPMC材料的致动机理，探索研究了IPMC的制备工艺。通过大量试验，探索总结出一套IPMC致动器表面电极化学镀的标准化工艺；以Nafion-117膜为基底材料，成功制备出IPMC人工肌肉致动器试样；利用环境扫描电子显微镜对IPMC的断面形貌和电极厚度进行了表征。（3）基于非接触式视觉测量原理构建出IPMC材料的功能特性试验平台。通过在该平台上进行大量的IPMC机电特性实验，探索总结出IPMC响应特性、应变特性、力学特性、机电耦合特性等方面的一些重要的规律。（4）为了提高IPMC材料的机械输出动力，研究出了利用溶液... 

【文章来源】：南昌航空大学江西省

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

IPMC结构示意图

图 1-1 IPMC 结构示意图料是 IPMC 材料的主要组成部分，其性能直接影响到 IPMC用的 IPMC 人工肌肉材料的基体材料主要有三种:常见的是 Du Pont 公司生产的 Nafion 高分子膜材料系列(全其分子结构如图 1-2 所示。

图 1-3 Flemion 膜分子结构 或 1。hi Chemieal 公司产的 Aciplex 膜，其分子结构如图 1图 1-4 Aciplex 膜分子结构=0 或 l，n=2~5。绍的三种材料分子结构可以看出，这三种高分子有机物主链）和亲水层（阳离子或阴离子团）组成，这量的极性溶剂（如水）。因此一般来说，当 IPMC 材达到最佳的工作效果。


本文编号：3255609