表面粗化对IPMC人工肌肉性能的影响

发布时间：2017-08-03 21:31

  本文关键词：表面粗化对IPMC人工肌肉性能的影响

  更多相关文章： 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

【摘要】：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.
【作者单位】： 南京航空航天大学仿生结构与材料防护研究所;南京航空航天大学材料科学与技术学院;
【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
【基金】：国家自然科学基金(5117525) 江苏高校优势学科建设工程项目资助
【分类号】：R318.17
【正文快照】： 引用格式:杨旭,于敏,王运动,等.表面粗化对IPMC人工肌肉性能的影响.科学通报,2016,61:2620 2628Yang X,Yu M,Wang Y D,et al.Effect of surface roughening method on performance of IPMC artificial muscle(in Chinese).Chin Sci Bull,2016,*联系人,E-mail:yumin@nuaa.edu.

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本文编号：616460