發(fā)布時(shí)間：2021-11-26 19:44

　　IPMCs是一種新型的離子型電活性聚合物材料,它具有柔性好,驅(qū)動(dòng)電壓低,彎曲變形大,響應(yīng)迅速,可在水環(huán)境下工作,良好的生物相容性等特點(diǎn)。同時(shí)IPMCs不僅能在幾伏外電場(chǎng)的作用下產(chǎn)生大幅的彎曲響應(yīng),也能在發(fā)生形變時(shí)輸出電信號(hào),可實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)化,即具備良好的驅(qū)動(dòng)特性和一定的傳感能力。在醫(yī)療、仿生和MEMS應(yīng)用等方面具有廣闊的發(fā)展前景。雖然IPMCs具有廣闊的應(yīng)用前景,但銀基離子聚合物金屬?gòu)?fù)合材料（Ag-IPMCs）制備工藝不完善、材料應(yīng)用面較窄的缺點(diǎn),在一定程度上限制了 IPMCs的進(jìn)一步發(fā)展。因此,本文針對(duì)IPMCs的制備工藝、基本電學(xué)特性和仿生應(yīng)用等多方面進(jìn)行研究。針對(duì)Ag-IPMCs制備過(guò)程中,次化學(xué)鍍工藝的不完善,本文以杜邦公司的Nafion-117質(zhì)子交換膜作為基底膜,采用化學(xué)鍍工藝,根據(jù)次化學(xué)鍍次數(shù)的不同,對(duì)Ag-IPMCs的工藝進(jìn)行了詳細(xì)的探究,同時(shí)采用化學(xué)鍍和梯度升溫的方法制備了傳統(tǒng)的Pt-IPMCs。并對(duì)所得樣品的微觀形貌、成分、含水率、表面電阻、驅(qū)動(dòng)性能（輸出位移、輸出力、工作介質(zhì)）、傳感性能等性能進(jìn)行測(cè)試、分析、比對(duì)。結(jié)果表明,傳統(tǒng)的Pt-IPMCs的含水... 

【文章來(lái)源】：西安科技大學(xué)陜西省

【文章頁(yè)數(shù)】：68 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

IPMCs結(jié)構(gòu)示意圖

1緒論31.2.2IPMCs基底材料離子交換聚合物薄膜，作為IPMCs的基底材料，通常是由含有共價(jià)鍵的固定離子團(tuán)苯乙烯共聚物和二乙烯基苯組成的有機(jī)聚合物制備得到的[18-19]，由于具有離子交換能力和吸水性，離子交換聚合物是最受歡迎的離子交換材料。目前，制備IPMCs常用的基底膜有三類(lèi)，分別為：（1）美國(guó)Dupont公司生產(chǎn)的全氟磺酸膜（Nafion膜，PSFA），分子式如圖1.2。該離子型聚合物薄膜由頂端憎水性的碳氟主鏈和末端帶有親水性磺酸基團(tuán)的短側(cè)鏈組成，側(cè)鏈通常終止于-SO3-，其中n=6，100＜m＜1000，陽(yáng)離子M+可以為L(zhǎng)i+、Na+、H+，其中Li+攜帶的水分子為H+的四倍，且體積小于Na+，因此，實(shí)驗(yàn)中Li+最為常用。圖1.2Nafion分子結(jié)構(gòu)式Fig.1.2Nafionmolecularstructure（2）日本AsahiGlass公司生產(chǎn)的全氟羧酸膜（Flemion膜，PFCA），分子式如圖1.3。該聚合物由憎水性的碳氟鏈和具有親水性的-COO-側(cè)鏈組成，其中m=1、2，陽(yáng)離子為Na+。圖1.3Flemion分子結(jié)構(gòu)式Fig.1.3Flemionmolecularstructure（3）日本AsahiChemical公司生產(chǎn)的全氟羧酸膜（Alciplex膜，PFCA），分子式如圖1.4。該聚合物由憎水性的碳氟鏈和具有親水性的-SO3H側(cè)鏈組成，其中n≤5，m=1、2，陽(yáng)離子為H+。圖1.4Alciplex分子結(jié)構(gòu)式Fig.1.4Alciplexmolecularstructure

1緒論31.2.2IPMCs基底材料離子交換聚合物薄膜，作為IPMCs的基底材料，通常是由含有共價(jià)鍵的固定離子團(tuán)苯乙烯共聚物和二乙烯基苯組成的有機(jī)聚合物制備得到的[18-19]，由于具有離子交換能力和吸水性，離子交換聚合物是最受歡迎的離子交換材料。目前，制備IPMCs常用的基底膜有三類(lèi)，分別為：（1）美國(guó)Dupont公司生產(chǎn)的全氟磺酸膜（Nafion膜，PSFA），分子式如圖1.2。該離子型聚合物薄膜由頂端憎水性的碳氟主鏈和末端帶有親水性磺酸基團(tuán)的短側(cè)鏈組成，側(cè)鏈通常終止于-SO3-，其中n=6，100＜m＜1000，陽(yáng)離子M+可以為L(zhǎng)i+、Na+、H+，其中Li+攜帶的水分子為H+的四倍，且體積小于Na+，因此，實(shí)驗(yàn)中Li+最為常用。圖1.2Nafion分子結(jié)構(gòu)式Fig.1.2Nafionmolecularstructure（2）日本AsahiGlass公司生產(chǎn)的全氟羧酸膜（Flemion膜，PFCA），分子式如圖1.3。該聚合物由憎水性的碳氟鏈和具有親水性的-COO-側(cè)鏈組成，其中m=1、2，陽(yáng)離子為Na+。圖1.3Flemion分子結(jié)構(gòu)式Fig.1.3Flemionmolecularstructure（3）日本AsahiChemical公司生產(chǎn)的全氟羧酸膜（Alciplex膜，PFCA），分子式如圖1.4。該聚合物由憎水性的碳氟鏈和具有親水性的-SO3H側(cè)鏈組成，其中n≤5，m=1、2，陽(yáng)離子為H+。圖1.4Alciplex分子結(jié)構(gòu)式Fig.1.4Alciplexmolecularstructure

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]我國(guó)智能材料標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)研究[J]. 張利真,張明,甘克勤,高俊.  中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化. 2020(01)
[3]電泳沉積法在IPMC電極制備中的應(yīng)用研究[J]. 杜野,趙剛,隋志陽(yáng),梁博,王仲文,張鵬.  哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2020(01)
[4]離子聚合物-金屬?gòu)?fù)合材料模糊PID控制方法研究[J]. 胡小品,常龍飛,李超群,卞長(zhǎng)生,朱子才.  合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2019(08)
[5]多孔Nafion膜離子聚合物金屬?gòu)?fù)合材料的制備及性能[J]. 杜野,梁博,張鵬,趙剛,趙金濤,王偉華,劉甲奇,馬昊哲,王運(yùn)鑫,王冠正,李政勛.  高分子材料科學(xué)與工程. 2019(07)
[6]基于IPMC仿生機(jī)器魚(yú)驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究[J]. 卞長(zhǎng)生,白萬(wàn)發(fā),朱子才,汝杰,陳花玲.  水下無(wú)人系統(tǒng)學(xué)報(bào). 2019(02)
[7]電活性聚合物材料的研究進(jìn)展[J]. 彭冬雪,劉茜.  現(xiàn)代化工. 2019(02)
[8]新型仿生智能材料研究進(jìn)展[J]. 梁秀兵,崔辛,胡振峰,涂龍.  科技導(dǎo)報(bào). 2018(22)
[9]Ag-IPMC的制備及其在仿生魚(yú)中的應(yīng)用研究[J]. 張鵬,王彥卿,薛繼陳,杜野,梁博,馬英杰.  機(jī)械工程與自動(dòng)化. 2018(04)
[10]基于人工肌肉的仿鯊魚(yú)鰓部射流孔結(jié)構(gòu)研究（英文）[J]. 杜野,趙剛,孫壯志,古云慶.  Journal of Central South University. 2018(04)

博士論文
[1]離子聚合物金屬?gòu)?fù)合材料（IPMC）的制備及力—電耦合特性研究[D]. 卞侃.南京航空航天大學(xué) 2013

碩士論文
[1]IPMC力電耦合關(guān)系中的分布式等效電路模型研究[D]. 宋丹.南京航空航天大學(xué) 2017
[2]納米鈦酸鋇改性IPMC的基本力學(xué)行為研究[D]. 王曼.南京航空航天大學(xué) 2017
[3]銀基IPMC的制備工藝及性能研究[D]. 馬長(zhǎng)順.哈爾濱工程大學(xué) 2013
[4]IPMC人工肌肉制備，改性和建模[D]. 江新民.南京航空航天大學(xué) 2008



本文編號(hào)：3520805