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Tailoring Practically Accessible Polymer/Inorganic Composite Electrolytes for All-Solid-State Lithium Metal Batteries:A Review 被引量:15
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作者 Hongmei Liang Li Wang +4 位作者 Aiping Wang Youzhi Song Yanzhou Wu Yang Yang Xiangming He 《Nano-Micro Letters》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第3期266-297,共32页
Solid-state electrolytes(SSEs)are widely considered the essential components for upcoming rechargeable lithium-ion batteries owing to the potential for great safety and energy density.Among them,polymer solid-state el... Solid-state electrolytes(SSEs)are widely considered the essential components for upcoming rechargeable lithium-ion batteries owing to the potential for great safety and energy density.Among them,polymer solid-state electrolytes(PSEs)are competitive candidates for replacing commercial liquid electrolytes due to their flexibility,shape versatility and easy machinability.Despite the rapid development of PSEs,their practical application still faces obstacles including poor ionic conductivity,narrow electrochemical stable window and inferior mechanical strength.Polymer/inorganic composite electrolytes(PIEs)formed by adding ceramic fillers in PSEs merge the benefits of PSEs and inorganic solid-state electrolytes(ISEs),exhibiting appreciable comprehensive properties due to the abundant interfaces with unique characteristics.Some PIEs are highly compatible with high-voltage cathode and lithium metal anode,which offer desirable access to obtaining lithium metal batteries with high energy density.This review elucidates the current issues and recent advances in PIEs.The performance of PIEs was remarkably influenced by the characteristics of the fillers including type,content,morphology,arrangement and surface groups.We focus on the molecular interaction between different components in the composite environment for designing high-performance PIEs.Finally,the obstacles and opportunities for creating high-performance PIEs are outlined.This review aims to provide some theoretical guidance and direction for the development of PIEs. 展开更多
关键词 polymer Inorganic composite electrolytes All-solid-state lithium metal batteries FILLERS ionic conductivity High voltage
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人工肌肉IPMC电致动响应特性及其模型 被引量:6
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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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基于IPMC驱动器的小型遥控机器鱼的研制 被引量:9
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作者 郝丽娜 徐夙 刘斌 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期773-776,共4页
IPMC智能材料具有驱动电压低、响应形变高的特性.利用这种智能材料为驱动器,设计了一种小型遥控机器鱼.该机器鱼可以由红外电视遥控器遥控,通过改变加在IPMC材料上的驱动电压的幅值和频率来控制机器鱼的游动方向和游动速度.在实验过程中... IPMC智能材料具有驱动电压低、响应形变高的特性.利用这种智能材料为驱动器,设计了一种小型遥控机器鱼.该机器鱼可以由红外电视遥控器遥控,通过改变加在IPMC材料上的驱动电压的幅值和频率来控制机器鱼的游动方向和游动速度.在实验过程中,分别比较了在正弦波激励和方波激励下机器鱼的游动速度的差异,同时验证了驱动信号的幅值与频率对机器鱼游动速度的影响.通过实验有效地证明了IPMC材料作为驱动器的可行性. 展开更多
关键词 智能材料 ipmc 机器鱼 PIC控制器 红外遥控器
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离子聚合物-金属复合材料(IPMC)的电极界面研究进展 被引量:4
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作者 王延杰 汝杰 +4 位作者 赵东旭 王田苗 沈奇 陈花玲 朱灯林 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第15期24-29,共6页
离子聚合物-金属复合材料(Ionic polymer-metal composites,IPMC)是一种新型的智能材料,由于其具有良好的机电转换能力且本体柔软,可以制作成多种驱动器和传感器,因而在各个领域中展示出巨大的应用潜力。这种材料的机电性能受多种因素影... 离子聚合物-金属复合材料(Ionic polymer-metal composites,IPMC)是一种新型的智能材料,由于其具有良好的机电转换能力且本体柔软,可以制作成多种驱动器和传感器,因而在各个领域中展示出巨大的应用潜力。这种材料的机电性能受多种因素影响,其电极界面是重要影响因素之一。文章回顾了近几年来国内外针对IPMC材料的界面电极特性所做的研究工作,归纳了优化电极界面的主要措施,并提出一种有效提高IPMC材料电极界面的制备工艺设计思路。 展开更多
关键词 离子聚合物-金属复合材料 电极界面 制备工艺 化学镀 智能材料
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基于悬臂共振法的IPMC杨氏模量的动力学测定方法 被引量:2
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作者 郝丽娜 高建超 刘洪涛 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期1464-1467,共4页
针对目前IPMC智能材料杨氏模量的测定存在方法单一、破坏材料本身等问题,提出了一种基于悬臂共振法的动力学测定方法.该方法通过激励装置使IPMC发生有阻尼自由衰减振动,采用激光位移传感技术记录其振动历程,然后对采集到的信号进行分析... 针对目前IPMC智能材料杨氏模量的测定存在方法单一、破坏材料本身等问题,提出了一种基于悬臂共振法的动力学测定方法.该方法通过激励装置使IPMC发生有阻尼自由衰减振动,采用激光位移传感技术记录其振动历程,然后对采集到的信号进行分析处理,从而得到其基频,最后采用悬臂共振法建立IPMC的横向振动方程,引入边界条件即可计算出其杨氏模量.这种方法与目前存在的拉伸法和弯曲法相比,具有测试方便简单、对材料本身不产生破坏、测定结果精度高等优点. 展开更多
关键词 智能材料 ipmc 悬臂共振 杨氏模量 激光位移传感技术
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基于IPMC仿生机器鱼推进效率实验研究 被引量:4
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作者 沈奇 韩晨皓 +1 位作者 王田苗 梁健宏 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期1730-1735,共6页
对由离子聚合物金属复合材料(IPMC,Ionic Polymer-Metal Composite)智能材料驱动的仿生机器鱼的推进效率开展了实验研究.为了测量机器鱼的推进性能,使用了一种新型的实验设备完成流体动力学实验.在伺服拖拽系统下,IPMC机器鱼在一个外力... 对由离子聚合物金属复合材料(IPMC,Ionic Polymer-Metal Composite)智能材料驱动的仿生机器鱼的推进效率开展了实验研究.为了测量机器鱼的推进性能,使用了一种新型的实验设备完成流体动力学实验.在伺服拖拽系统下,IPMC机器鱼在一个外力为零的环境下自推进前进.通过实验测得在IPMC驱动频率为1 Hz时有最佳的推进效率2.3×10-3,在1.2 Hz时有最大的推进力0.025 3 N,在1.5 Hz时有最大速度0.021 m/s,同时在2.6 Hz时有最大输出功率0.36 W.实验结果表明,在使机器鱼获得最佳推进效率的最优驱动频率下,机器鱼也能获得较高的推进速度.该推进效率测量方法同样可以应用在研究其他基于智能材料的水下机器人运动实验研究中. 展开更多
关键词 仿生机器鱼 推进效率测试 离子聚合物金属复合材料 自主推进 水动力学实验
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IPMC并联驱动仿真与实验研究 被引量:1
7
作者 郝丽娜 高建超 孙智涌 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期1620-1623,共4页
电致动高分子智能材料IPMC存在刚性小、输出位移较大、致动力小以及承受电压较低等缺点.因此,提出了利用导电树脂将多片IPMC粘结成多层n-IPMCs的改性方法.利用有限元方法分别建立了单片IPMC和双层并联微驱动器2-IPMCs的仿真模型,对其输... 电致动高分子智能材料IPMC存在刚性小、输出位移较大、致动力小以及承受电压较低等缺点.因此,提出了利用导电树脂将多片IPMC粘结成多层n-IPMCs的改性方法.利用有限元方法分别建立了单片IPMC和双层并联微驱动器2-IPMCs的仿真模型,对其输出特性进行了仿真预测,继而利用导电树脂粘结技术制备了双层2-IPMCs样品,最后对该样品进行了性能测试实验.实验结果证明,基于导电树脂的2-IPMCs相对于单片的IPMC在输出力、输出位移、刚度、最大承受电压、性能持续性以及保水性等方面都有较大的改进. 展开更多
关键词 ipmc 智能材料 导电树脂 有限元仿真 仿生致动器
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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
8
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IPMC仿生机器鱼驱动技术研究 被引量:3
9
作者 卞长生 白万发 +2 位作者 朱子才 汝杰 陈花玲 《水下无人系统学报》 北大核心 2019年第2期149-156,共8页
离子聚合物金属复合材料(IPMC)是一种基于离子迁移运动的柔性智能材料。由于这种材料在低电压作用下能够产生弯曲变形,适用于水下仿生机器鱼的摆动驱动结构,因此基于IPMC的仿生机器鱼驱动技术成为了研究的一大热点。文中分析了基于柔性... 离子聚合物金属复合材料(IPMC)是一种基于离子迁移运动的柔性智能材料。由于这种材料在低电压作用下能够产生弯曲变形,适用于水下仿生机器鱼的摆动驱动结构,因此基于IPMC的仿生机器鱼驱动技术成为了研究的一大热点。文中分析了基于柔性智能材料仿生机器鱼的研究现状,发现基于IPMC的仿生机器鱼整体驱动性能较差,存在游动速度慢、载荷能力低等缺点。这主要是由于材料自身输出力小,叠层结构效率低等固有缺点造成的。因此,为了提高仿生机器鱼的整体性能,扩大其应用范围,文中以驱动材料的整体性能匹配仿生机器鱼的驱动需求,从驱动材料角度提出3种可用于仿生机器鱼的驱动技术:基于醇辅助工艺的超厚型大驱动力IPMC、基于脉冲高电压驱动的IPMC快速响应驱动技术以及空间叠层结构驱动技术。同时通过对比实验进一步证明这些技术可以有效提高IPMC驱动材料的整体输出力、响应速度和空间叠层结构的叠加效率,为基于IPMC仿生机器鱼的驱动结构研究提供了参考。 展开更多
关键词 仿生机器鱼 离子聚合物金属复合材料 驱动技术 快速响应 空间叠层结构
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IPMC制备方法和计算模型的研究进展 被引量:1
10
作者 孙力群 赵耀 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第3期473-478,共6页
离子导电性高分子金属聚合物(IPMC)是一种具有特殊电性能和力学性能的智能材料,有广泛的应用前景。本文概括了国内外在IPMC制备上的主要方法和区别,回顾了模拟计算模型的发展历程,并对几种主要模型进行了介绍。虽然材料特性使IPMC目前... 离子导电性高分子金属聚合物(IPMC)是一种具有特殊电性能和力学性能的智能材料,有广泛的应用前景。本文概括了国内外在IPMC制备上的主要方法和区别,回顾了模拟计算模型的发展历程,并对几种主要模型进行了介绍。虽然材料特性使IPMC目前主要应用于微型机构,但是通过对其机理的研究和材料内部的改进将带来一片崭新的天地。 展开更多
关键词 离子导电性高分子金属聚合物 机电响应 制备 计算模型
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IPMC驱动柔性机器鱼速度控制系统
11
作者 常龙飞 李超群 +4 位作者 牛清正 杨倩 胡小品 何青松 吴玉程 《水下无人系统学报》 北大核心 2019年第2期157-165,共9页
离子聚合物金属复合材料(IPMC)作为一种典型的柔性智能材料,具有质量轻、变形大,可在水下运行等独特优点,在制作柔性机器鱼领域展现了突出优势。实现IPMC驱动机器鱼的独立运行和速度可控对于推动其实际应用具有重要意义。由于IPMC性能限... 离子聚合物金属复合材料(IPMC)作为一种典型的柔性智能材料,具有质量轻、变形大,可在水下运行等独特优点,在制作柔性机器鱼领域展现了突出优势。实现IPMC驱动机器鱼的独立运行和速度可控对于推动其实际应用具有重要意义。由于IPMC性能限制,使得机器鱼负载能力有限,对传感器和控制单元的质量和体积均有较高要求;同时由于游动速度信号的采集和处理较为困难等原因,现有IPMC驱动机器鱼大多是以开环方式来控制,少数关于游动速度的反馈控制也是以理论研究为主或者借助外接仪器和传感器来测量参数,均未能实现独立运动下IPMC驱动机器鱼的速度反馈控制。因此,文中在制造无外接电源、独立运动机器鱼的前提下实现对游动速度的闭环控制,通过在机器鱼内部安装惯性测量单元来测量游动速度,并对其设计了比例-积分-微分(PID)控制器反馈速度控制系统,利用MATLAB对控制系统进行仿真,使用单片机、陀螺仪等制作印制电路板(PCB),利用性能优良的IPMC材料制备具有可观负载能力的机器鱼样机,并进行了预设速度分别为3mm/s和6mm/s时的实验。实验结果表明,机器鱼的独立运行和速度得到了精确控制,最终使得机器鱼约在1.8 s时达到预设速度且稳态误差保持在?0.4 mm/s以内,速度控制误差不超过8%。文中所做研究可为机器鱼游动闭环控制研究提供参考。 展开更多
关键词 柔性机器鱼 离子聚合物金属复合材料 闭环控制 速度反馈
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PVP分散剂对IPMC表面银纳米颗粒及致动性能的影响 被引量:2
12
作者 杨翠 李廷鱼 李刚 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2021年第8期750-755,共6页
采用化学还原法制备银电极离子聚合物金属复合材料(IPMC)时,由于反应过程中银颗粒团聚,导致IPMC表面电极存在银纳米颗粒分布不均匀、表面有裂缝等问题,影响了IPMC致动性能。因此,提出了在化学还原反应的过程中加入分散剂聚乙烯吡咯烷酮(... 采用化学还原法制备银电极离子聚合物金属复合材料(IPMC)时,由于反应过程中银颗粒团聚,导致IPMC表面电极存在银纳米颗粒分布不均匀、表面有裂缝等问题,影响了IPMC致动性能。因此,提出了在化学还原反应的过程中加入分散剂聚乙烯吡咯烷酮(PVP)来细化银纳米颗粒,使用细化的银纳米颗粒对裂缝进行填充,通过在次化学镀反应过程中加入不同质量的PVP制备了Ag-IPMC以及Ag-PVP-IPMC样品,测试了不同样品的表面形貌、表面电阻、含水量、失水速度、尖端输出力以及变形角度。结果表明,加入适量PVP时,IPMC表面电极分布均匀,裂缝减少,含水量提高,失水速度减慢,同时其尖端输出力和输出位移均有所提高。 展开更多
关键词 银纳米颗粒 离子聚合物金属复合材料(ipmc) 分散剂 聚乙烯吡咯烷酮(PVP) 致动性能
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Nafion基体孔隙微结构的制备方法及其对IPMC电致驱动性能的影响研究进展
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作者 赵东旭 汝杰 +1 位作者 王延杰 金敏 《高分子材料科学与工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期183-190,共8页
基于离子聚合物金属复合材料(IPMC)的“电能+化学能+机械能”原位驱动模式兼具驱动、传感的功能特性,具备常规刚性材料“电机驱动+机械传动”模式所不可替代的独特优势。针对原位驱动输出力不足、性能不稳定等问题,文中从分析IPMC性能... 基于离子聚合物金属复合材料(IPMC)的“电能+化学能+机械能”原位驱动模式兼具驱动、传感的功能特性,具备常规刚性材料“电机驱动+机械传动”模式所不可替代的独特优势。针对原位驱动输出力不足、性能不稳定等问题,文中从分析IPMC性能提升的本质入手,综述了其电致驱动机理,阐述了利用超饱和气体法、微粒溶出工艺、冷冻干燥工艺等制备多孔Nafion基体膜的物理化学方法及其工艺特点,归纳了上述方法成型孔隙的结构特征及优缺点,同时分析了各种孔隙制备工艺对IPMC性能的影响,并对后续孔隙微结构的研究进行了展望,以期为从本质上提升IPMC电致驱动性能提供实现途径,调和变形量与输出力之间的矛盾。 展开更多
关键词 孔隙微结构 成孔工艺 电致驱动性能 离子聚合物金属复合材料
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柔性伸展IPMC的制备及抓取技术应用研究
14
作者 刘志刚 宋婷 +2 位作者 张晓龙 李云涛 邸昕鹏 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2022年第S01期405-408,416,共5页
离子聚合物金属复合材料(IPMC)是一种新型电活性致动材料,具有驱动电压低、形变位移大、响应迅速等优点。自行浇铸Nafion基底膜并做预变形处理,采用化学镀方法制备基于图案化电极IPMC分布式柔性伸展材料,通过控制其输入信号,从而控制IPM... 离子聚合物金属复合材料(IPMC)是一种新型电活性致动材料,具有驱动电压低、形变位移大、响应迅速等优点。自行浇铸Nafion基底膜并做预变形处理,采用化学镀方法制备基于图案化电极IPMC分布式柔性伸展材料,通过控制其输入信号,从而控制IPMC的抓取行为,并对柔性伸展IPMC抓取过程进行演示。在IPMC末端连接仿生干黏附材料,组成黏附-抓取一体化复合结构单元,探索将其应用于柔性抓取技术。 展开更多
关键词 离子聚合物金属复合材料 柔性伸展材料 干黏附 图案化电极
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基于W-M函数的IPMC界面建模仿真方法
15
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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TEOS-GO掺杂的银基离子聚合物金属复合材料的制备及其致动性能 被引量:1
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作者 李星震 李廷鱼 +3 位作者 郭丽芳 李银辉 李朋伟 胡珂祺 《微纳电子技术》 CAS 2024年第3期75-82,共8页
离子聚合物金属复合材料(IPMC)是一种新型的电驱动软材料,具有质量轻、驱动电压低的优点,但也存在输出力较小、驱动时间短的缺点,限制了其应用前景。提出了一种在基膜内掺杂硅酸乙酯-氧化石墨烯(TEOS-GO)以提高保水性和驱动能力的银基IP... 离子聚合物金属复合材料(IPMC)是一种新型的电驱动软材料,具有质量轻、驱动电压低的优点,但也存在输出力较小、驱动时间短的缺点,限制了其应用前景。提出了一种在基膜内掺杂硅酸乙酯-氧化石墨烯(TEOS-GO)以提高保水性和驱动能力的银基IPMC,通过对纯Nafion IPMC与TEOS-GO/Nafion IPMC致动器的含水量、尖端位移、输出力和稳定性等参数的测试,证实优化后IPMC的驱动性能有明显的提升。实验结果表明,掺杂质量分数1.5%TEOS-GO的IPMC在3 V直流电压下,尖端位移达到16.579 mm,相当于纯Nafion IPMC的3.37倍;输出力最高达到0.439 gf(1 gf=9.8 mN),是纯Nafion IPMC的5倍。这种改进方式弥补了IPMC用于致动器的缺点,为今后的发展开拓了前景。 展开更多
关键词 离子聚合物金属复合材料(ipmc) 致动性能 硅酸乙酯-氧化石墨烯(TEOS-GO) 柔性致动器 NAFION 表面电极
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基于CMWCNT/Nafion的增强型离子聚合物金属复合材料的制备及致动性能 被引量:1
17
作者 李帆 李廷鱼 +2 位作者 李朋伟 李银辉 郭丽芳 《微纳电子技术》 CAS 2024年第3期59-67,共9页
离子聚合物金属复合材料(IPMC)是一种新型的电活性材料,具有体积小、质量轻、驱动电压低等优点,但驱动力小、稳定工作时间短等问题限制着其柔性致动性能。提出了一种基于银基IPMC的增强型致动器,通过在IPMC的基底聚合物中掺杂羧基化多... 离子聚合物金属复合材料(IPMC)是一种新型的电活性材料,具有体积小、质量轻、驱动电压低等优点,但驱动力小、稳定工作时间短等问题限制着其柔性致动性能。提出了一种基于银基IPMC的增强型致动器,通过在IPMC的基底聚合物中掺杂羧基化多壁碳纳米管(CMWCNT),来提高IPMC的整体机械性能和致动性能。其中,掺杂质量分数0.5%CMWCNT的IPMC的最大尖端位移和驱动力分别增加至未优化银基IPMC的1.60倍与2.32倍,该性能的提升归因于CMWCNT良好的导电性和羧基对水合阳离子迁移的加速作用。与未优化的银基IPMC相比,掺杂质量分数0.5%CMWCNT时IPMC驱动速率可提升至3.57倍。研究结果可为IPMC在各领域的应用发展提供参考。 展开更多
关键词 离子聚合物金属复合材料(ipmc) 增强型致动器 羧基化多壁碳纳米管(CMWCNT) 柔性致动性能 电活性材料
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基于团簇微观结构分析的离子电活性聚合物驱动特性 被引量:1
18
作者 王红 杨亮 杨延宁 《中南大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期106-115,共10页
首先,对离子交换膜吸附水分子微观过程进行分析,并结合团簇结构揭示离子电活性聚合物的传质动力学特性;其次,基于溶胀理论研究团簇受力情况,依据几何变形特点和变形传质机理建立物理模型;最后,对得到的驱动模型进行验证和分析讨论。研... 首先,对离子交换膜吸附水分子微观过程进行分析,并结合团簇结构揭示离子电活性聚合物的传质动力学特性;其次,基于溶胀理论研究团簇受力情况,依据几何变形特点和变形传质机理建立物理模型;最后,对得到的驱动模型进行验证和分析讨论。研究结果表明:本文模型所得结果和实验结果较吻合。含水量对离子交换膜团簇通道的形成有重要影响,阳离子的迁移以及水分子运动是离子交换膜驱动的主控因素。随着阳离子浓度和水分子浓度增加,静水压力、渗透压力以及静电压力均逐渐增大,渗透压力对离子电活性聚合物弯曲变形起主导作用。 展开更多
关键词 离子聚合物金属复合材料 团簇微观结构 软体机器人 驱动特性
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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
19
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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离子液体型离子聚合物金属复合材料的封装及变形性能 被引量:4
20
作者 罗斌 朱子才 +1 位作者 陈花玲 王延杰 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期122-127,共6页
针对水基离子聚合物金属复合材料(IPMC)在空气中性能不稳定且存在松弛变形这一问题,使用离子液体替代水作为IPMC内部溶剂,采用光固化材料对该材料进行表面封装,测试水基IPMC和离子液体型IPMC封装前后的驱动性能,对比水基IPMC和离子液体... 针对水基离子聚合物金属复合材料(IPMC)在空气中性能不稳定且存在松弛变形这一问题,使用离子液体替代水作为IPMC内部溶剂,采用光固化材料对该材料进行表面封装,测试水基IPMC和离子液体型IPMC封装前后的驱动性能,对比水基IPMC和离子液体型IPMC在空气中的长期稳定性能。实验结果表明:在2V电压驱动下,离子液体型IPMC的松弛变形消失,输出力和位移虽有所减小,但该类型IPMC可以承受高的驱动电压;在8 V电压作用下,离子液体型IPMC封装后的材料变形为12mm,输出力达到0.8mN;封装后的离子液体型IPMC的整体质量基本维持不变,驱动性能基本稳定,满足在空气中长期使用的要求。 展开更多
关键词 离子聚合物金属复合材料 松弛 驱动性能 封装
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