一种离子交换树脂金属复合材料（IPMC）的力学参数测定 被引量：9

1

作者 唐运军 唐华平 殷陈锋 《高技术通讯》 CAS CSCD 北大核心 2007年第5期508-511,共4页

对一种新型的人工肌肉材料——离子交换树脂金属复合材料（IPMC）的力学性能参数进行了测试研究。进行了精密拉伸实验,测定了其弹性模量E和泊松比υ,确定了其本构关系,证实了其具有各向同性特性。测试研究为开展IPMC人工肌肉和其应用研... 对一种新型的人工肌肉材料——离子交换树脂金属复合材料（IPMC）的力学性能参数进行了测试研究。进行了精密拉伸实验,测定了其弹性模量E和泊松比υ,确定了其本构关系,证实了其具有各向同性特性。测试研究为开展IPMC人工肌肉和其应用研究提供了参考数据。 展开更多

关键词 人工肌肉 离子交换树脂金属复合材料(ipmc) 本构关系

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离子聚合物金属复合材料电致动模型研究 被引量：4

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作者 于敏 丁海涛 +2 位作者 郭东杰 何青松 戴振东 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第8期1436-1440,共5页

离子聚合物金属复合材料(ionic polymer-metal composites,IPMC)是一种新型电致形变高分子材料,具有广阔应用前景。为了有效描述IPMC的形变规律,基于IPMC致动原理提出了一种电致动模型。建立了阶梯电压下IPMC膜内水合阳离子的力平衡方程... 离子聚合物金属复合材料(ionic polymer-metal composites,IPMC)是一种新型电致形变高分子材料,具有广阔应用前景。为了有效描述IPMC的形变规律,基于IPMC致动原理提出了一种电致动模型。建立了阶梯电压下IPMC膜内水合阳离子的力平衡方程,由水合阳离子的浓度分布及水分子的扩散计算得出水分子的浓度以及含水量分布,结合实验所确定的含水量和应变的关系从而确定IPMC沿厚度方向的应变分布。该计算方法适用于不同形状的IPMC致动器。以悬臂梁IPMC致动器为例,通过应变分布计算得到IPMC致动器在阶跃电压下的输出弯矩和相应的位移响应,模拟结果与实验结果的瞬时响应规律高度一致,证明该模型正确。该模型的建立为IPMC结构驱动一体化设计奠定了坚实的基础。 展开更多

关键词 离子聚合物金属复合材料 ipmc 致动模型 数值模拟

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离子聚合物-金属复合材料的研究进展 被引量：7

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作者 姜涛 柳乐仙 连慧琴 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第17期22-27,共6页

离子聚合物-金属复合材料(IPMC)是一类电活性材料,可作为柔性致动器和传感器,因在仿生学领域有广阔的应用前景而成为材料科学的研究热点之一。概述了IPMC的研究现状,包括IPMC的致动原理,基质膜材料的结构、制备及性质以及电极的制备方... 离子聚合物-金属复合材料(IPMC)是一类电活性材料,可作为柔性致动器和传感器,因在仿生学领域有广阔的应用前景而成为材料科学的研究热点之一。概述了IPMC的研究现状,包括IPMC的致动原理,基质膜材料的结构、制备及性质以及电极的制备方法及工艺。基于材料组成结构对IPMC基质膜进行了分类,详细讨论了膜材料的化学结构与其质子交换能力、溶胀性、吸水率、致动力、形变性等性能的关系,并分析了各类材料的特点及局限性;讨论了IPMC电极制备方法及工艺,分析了电极制备方法与其性能的关系;通过归纳总结IPMC组成结构对其性能的影响规律,探讨改进IPMC性能的方法,并展望了该类材料的发展前景。 展开更多

关键词 离子聚合物-金属复合材料 离子交换膜 致动器 机电性能

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聚合物离子交换膜的电导率优化及电致响应研究 被引量：5

4

作者 郭东杰 李亚珂 +2 位作者 刘瑞 陈亚清 方少明 《功能材料》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第22期22103-22107,22112,共6页

首先制备了银纳米粒子(Ag NPs)搭载的氧化石墨烯(GO)分子膜;接着,将之均匀分散在商业Nafion溶液中,得高储水、导电的GO/Ag杂化离子交换膜;然后,在膜两侧沉积Pt纳米电极,最终获得杂化的离子交换聚合物-金属复合材料(IPMC)电致动器。IPMC... 首先制备了银纳米粒子(Ag NPs)搭载的氧化石墨烯(GO)分子膜;接着,将之均匀分散在商业Nafion溶液中,得高储水、导电的GO/Ag杂化离子交换膜;然后,在膜两侧沉积Pt纳米电极,最终获得杂化的离子交换聚合物-金属复合材料(IPMC)电致动器。IPMC的交流阻抗谱(EIS)和电致响应测试结果表明,GO/Ag掺杂后,离子交换膜的电导率增加,IPMC的偏转角和力输出随着增加;IPMC的电致动性能与离子交换膜的电导率紧密相关,电导率可作为评价IPMC电致响应性能优劣的有价值参数。 展开更多

关键词 离子交换聚合物G金属复合材料 交流阻抗 氧化石墨烯 纳米银

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IPMC人工肌肉的特性及其应用 被引量：22

5

作者 谭湘强 钟映春 杨宜民 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 2002年第1期50-52,共3页

介绍了IPMC人工肌肉致动器的制备、致动特性和应用 。

关键词 离子交换膜金属复合材料 制备 致动性 致动器 人工肌肉 ipmc

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人工肌肉IPMC电致动响应特性及其模型 被引量：6

6

作者 唐华平 姜永正 +3 位作者 唐运军 殷陈锋 聂拓 王桥医 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期153-158,共6页

采用自行设计的悬臂梁装置对人工肌肉IPMC的电致动响应特性进行测试,研究在直流电压作用下悬臂梁位移与电压的关系及在方波电压作用下位移与电压频率的关系,建立IPMC材料的力学模型;提出IPMC材料悬臂梁电致动挠曲线方程的大变形解法,导... 采用自行设计的悬臂梁装置对人工肌肉IPMC的电致动响应特性进行测试,研究在直流电压作用下悬臂梁位移与电压的关系及在方波电压作用下位移与电压频率的关系,建立IPMC材料的力学模型;提出IPMC材料悬臂梁电致动挠曲线方程的大变形解法,导出作用于IPMC悬臂梁上的等效弯矩与电压、频率的函数。测试结果表明,在电压为5V时位移达到最大值11.1mm;当电压的频率大于30mHz时,随着频率的增加,悬臂梁的位移逐渐减小,且在30～100mHz时下降迅速。模型计算结果与测试结果最大相对误差在10%以内,证实了模型的准确性。 展开更多

关键词 人工肌肉 离子交换树脂金属复合材料(ipmc) 致动响应 悬臂模型

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Ag型IPMC柔性驱动器的制备及性能 被引量：5

7

作者 陈骐 熊克 +2 位作者 卞侃 金宁 王帮峰 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第3期426-429,464,共5页

为了降低成本并改善材料性能,采用银替代铂制备IPMC电极。基于渗透还原工艺采用化学沉积方法制备了Pt基、Pt-Ag基和Ag基三种IPMC柔性驱动器试件。对试件的SEM和XRD分析结果表明本文提供的方法可以有效地将电极金属沉积在基膜中,且呈梯... 为了降低成本并改善材料性能,采用银替代铂制备IPMC电极。基于渗透还原工艺采用化学沉积方法制备了Pt基、Pt-Ag基和Ag基三种IPMC柔性驱动器试件。对试件的SEM和XRD分析结果表明本文提供的方法可以有效地将电极金属沉积在基膜中,且呈梯度分布;对样件的致动效果以及表面电阻特性测试结果表明Ag基IPMC驱动器具有最好的致动变形能力和最低的表面电阻。在相同尺寸与约束条件下,Ag基IPMC在1.5V时产生90°变形,Pt型与Pt-Ag型IPMC分别在3V和4V驱动电压下产生60°变形。 展开更多

关键词 智能材料 离子聚合物金属复合材料(ipmc) 驱动器 化学沉积

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新型智能材料微小型光学镜头致动器的设计与性能研究 被引量：3

8

作者 王延杰 王永泉 +2 位作者 陈花玲 朱子才 罗斌 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期79-84,142,共7页

为了使微小型光学镜头驱动系统满足低能耗、高稳定性以及结构简单的要求,采用新型智能材料IPMC设计了一种微小型的光学镜头致动器,并对其输出力、位移及响应速度等性能进行了研究.根据直线驱动要求确定了瓣形和环形结构;通过化学还原方... 为了使微小型光学镜头驱动系统满足低能耗、高稳定性以及结构简单的要求,采用新型智能材料IPMC设计了一种微小型的光学镜头致动器,并对其输出力、位移及响应速度等性能进行了研究.根据直线驱动要求确定了瓣形和环形结构;通过化学还原方法制备了IPMC材料,采用激光切割技术分别制作出5种形状的环形和瓣形致动器,并对其性能进行了测试.利用有限元软件,通过等效热模型分析了致动器的基本性能,结果表明:实验测试与理论分析结果一致,误差率在10%以内;瓣形致动器的总体位移性能比环形致动器的好;在3V驱动电压下两者的位移均大于200μm;当内圆半径为2mm、瓣数为8时,致动器的最大位移与响应速度均最佳. 展开更多

关键词 离子交换聚合物金属复合材料 致动器 光学镜头 等效热模型

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电泳沉积法在IPMC电极制备中的应用研究 被引量：2

9

作者 杜野 赵刚 +3 位作者 隋志阳 梁博 王仲文 张鹏 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期100-106,125,共8页

化学镀是制备IPMC(Ionic polymer-metal composites,离子聚合物金属复合材料)电极的常用方法.传统化学镀银方法制备Ag-IPMC(传统化学镀方法)的周期约为32 h,时间较长.为此,本文采用电泳沉积法将多壁碳纳米管(MCNT)沉积在Nafion基膜表面... 化学镀是制备IPMC(Ionic polymer-metal composites,离子聚合物金属复合材料)电极的常用方法.传统化学镀银方法制备Ag-IPMC(传统化学镀方法)的周期约为32 h,时间较长.为此,本文采用电泳沉积法将多壁碳纳米管(MCNT)沉积在Nafion基膜表面作为IPMC电极,以缩短电极制备周期.由于MCNT与Nafion基膜之间的结合力较小,所以首先进行一次化学镀得到Ag-IPMC(1次化学镀),然后再利用电泳沉积法得到MCNT-Ag复合电极IPMC.同时研究了电泳电压和电泳沉积时间对IPMC电致动性能的影响.电泳沉积法不仅制备周期为传统化学镀方法的一半,并且制备的IPMC电致动性能也明显优于传统化学镀法.电泳沉积法是一种非常有应用前景的IPMC电极制备方法. 展开更多

关键词 离子聚合物金属复合材料 MCNT-Ag-ipmc 电泳沉积法 多壁碳纳米管 ipmc电极

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基于W-M函数的IPMC界面建模仿真方法

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作者 刘炎发 牛清正 +2 位作者 杨倩 常龙飞 吕品 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2020年第2期176-181,204,共7页

离子聚合物-金属复合材料(ionic polymer-metal composite, IPMC)界面的粗糙特性对材料的电致动性能有重要作用,文章针对IPMC界面表征模型难以体现实际界面复杂特性的研究现状,提出利用W-M函数来模拟界面轮廓。从制备的样片界面轮廓出... 离子聚合物-金属复合材料(ionic polymer-metal composite, IPMC)界面的粗糙特性对材料的电致动性能有重要作用,文章针对IPMC界面表征模型难以体现实际界面复杂特性的研究现状,提出利用W-M函数来模拟界面轮廓。从制备的样片界面轮廓出发建立传质方程,将实际界面、平电极、Koch曲线和W-M函数模型的拟合结果进行对比,发现仅W-M函数模型与实际界面模型拟合结果相近,且误差均小于5%。此外,文章给出了W-M函数核心参数的获取方法和经验公式,并用来表征复杂界面轮廓。 展开更多

关键词 离子聚合物-金属复合材料(ipmc) 界面轮廓 W-M函数 建模仿真 表征

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基于PVDF传感器的仿生机器鱼测控系统 被引量：1

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作者 叶秀芬 朱玲 +1 位作者 刘世超 郭书祥 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期850-855,共6页

选择离子聚合物金属复合材料(IPMC)作为驱动器,设计了一种厘米级仿生机器鱼;针对驱动器自身存在的易疲劳、易电解等缺陷及实际工程中的不确定因素给系统带来的不稳定问题,建立了基于性能稳定的聚偏二氟乙烯(PVDF)传感器的闭环测控系统,... 选择离子聚合物金属复合材料(IPMC)作为驱动器,设计了一种厘米级仿生机器鱼;针对驱动器自身存在的易疲劳、易电解等缺陷及实际工程中的不确定因素给系统带来的不稳定问题,建立了基于性能稳定的聚偏二氟乙烯(PVDF)传感器的闭环测控系统,解决了开环控制存在的调节时间长、误差大的问题;提出了一种新颖的传感器并行安装方式,有效地避开了应用环境中的不利因素,实现了对驱动器状态的实时检测;在LabVIEW软件环境下进行了测控实验。实验表明,该系统能够保证仿生机器鱼长期稳定地工作。 展开更多

关键词 测控系统 离子聚合物金属复合材料(ipmc) 聚偏二氟乙烯(PVDF) 虚拟仪器 仿生机器鱼

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