本文選題：離子聚合物金屬?gòu)?fù)合材料　切入點(diǎn)：鈦酸鋇　出處：《南京航空航天大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：離子聚合物金屬?gòu)?fù)合材料(Ionic Polymer Metal Composite,IPMC)是一種新型的智能材料,其具有變形大、密度小、應(yīng)變能力強(qiáng)等特點(diǎn),在仿生、醫(yī)療、航空航天方面有廣泛的應(yīng)用前景。將BaTiO_3顆粒作為改性材料加入IPMC基體中,可提高其驅(qū)動(dòng)性能和物理強(qiáng)度。本文針對(duì)BaTiO_3改性IPMC進(jìn)行了研究,對(duì)BaTiO_3/IPMC制備工藝、基本力學(xué)性能、驅(qū)動(dòng)位移和力輸出、彈性模量和力學(xué)模型進(jìn)行了研究。在IPMC制備工藝方面:采用溶液-澆鑄法制備出了不同摻雜量的BaTiO_3/IPMC,對(duì)有摻雜的離子交換膜的制備方法進(jìn)行了進(jìn)一步的改善,制備出了性能穩(wěn)定一致性較高的IPMC。通過(guò)電子掃描顯微鏡對(duì)制得的IPMC進(jìn)行了試樣的表征,獲得了IPMC的微觀形貌表征、電極結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等。在IPMC基本力學(xué)性能發(fā)面:對(duì)離子交換膜和IPMC的含水率進(jìn)行了研究,得到了BaTiO_3/IPMC含水率隨時(shí)間的變化規(guī)律;對(duì)IPMC進(jìn)行了拉伸試驗(yàn)測(cè)量,添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的BaTiO_3后的IPMC拉伸彈性模量都得到了不同程度的增強(qiáng);針對(duì)離子交換膜彈性模量,為比較不同測(cè)試方法的優(yōu)劣性及對(duì)測(cè)量數(shù)值的影響,采用五種測(cè)試方法進(jìn)行試驗(yàn)分析,其中納米壓痕方法準(zhǔn)確度和可靠性都相對(duì)較高。在IPMC驅(qū)動(dòng)性能及力學(xué)模型方面:分別對(duì)BaTiO_3/IPMC在3V直流電壓、3V不同波形交流電壓下的驅(qū)動(dòng)位移和力輸出情況進(jìn)行了測(cè)試。提出了IPMC表面電極梯度模型,將電極分為內(nèi)電極和外電極,對(duì)IPMC彈性模量進(jìn)行預(yù)估。將計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)確度得到了提高,證明了IPMC電極梯度模型的合理性,模型可以較好地預(yù)測(cè)IPMC力學(xué)性能。
[Abstract]:Ionic Polymer Metal Composite material (IPMC) is a new type of smart material, which has the characteristics of large deformation, low density, strong strain ability, etc., in biomimetic, medical treatment, etc. BaTiO_3 particles can be added to the IPMC matrix to improve its driving performance and physical strength. In this paper, the preparation process and basic mechanical properties of BaTiO_3 modified IPMC are studied. The driving displacement and force output, elastic modulus and mechanical model were studied. In the aspect of preparation process of IPMC, different doped BaTiOS / IP MCs were prepared by solution-casting method, and the preparation method of doped ion exchange membrane was further improved. IPMC with high stability and consistency was prepared. The IPMC samples were characterized by scanning electron microscopy (SEM), and the microstructure of IPMC was obtained. The basic mechanical properties of IPMC are as follows: the water content of ion exchange membrane and IPMC is studied, the variation of BaTiO_3/IPMC moisture content with time is obtained, and the tensile test of IPMC is carried out. The tensile elastic modulus of IPMC was enhanced by adding different mass fraction of BaTiO_3 to different extent, in order to compare the quality of different measurement methods and the effect on the measurement value, the elastic modulus of ion exchange membrane was compared with each other. Five kinds of test methods were used to carry out the test and analysis. The accuracy and reliability of nano-indentation method are relatively high. In the aspect of driving performance and mechanical model of IPMC: the driving displacement and force output of BaTiO_3/IPMC under 3V DC voltage and 3V wave AC voltage are measured respectively. The gradient model of IPMC surface electrode is proposed. The electrode is divided into internal electrode and external electrode, and the elastic modulus of IPMC is estimated. The accuracy of the calculation results is improved by comparing the results with the experimental results. It is proved that the gradient model of IPMC electrode is reasonable, and the model can better predict the mechanical properties of IPMC.
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TB381

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1655597