電活性聚合物是一種在電場作用下能夠改變自身形態(tài)及尺寸的智能材料。隨著其性能的提高,電活性聚合物在人工肌肉領域的應用也越來越廣泛。電活性聚合物按致動機理的分類方法可以分為電子型聚合物和離子型聚合物。針對傳統(tǒng)離子凝膠電驅(qū)動器的聚合物與交聯(lián)劑存在毒性大、生物兼容性差、成本高昂等問題,本文采用海藻酸鈉作為聚合物制造海藻酸鈣凝膠電驅(qū)動器,確定海藻酸鈣凝膠電驅(qū)動器的制備工藝;闡明生物凝膠電驅(qū)動器偏轉(zhuǎn)機理;通過生物交聯(lián)方法對電活性聚合物進行交聯(lián),研究交聯(lián)時不同影響因素對海藻酸鈣凝膠電驅(qū)動器響應性能的影響規(guī)律。通過實驗測試不同CaCl₂濃度、海藻酸鈣凝膠膜厚度對驅(qū)動器的響應性能的影響規(guī)律。隨著CaCl₂濃度的增加,海藻酸鈣凝膠電驅(qū)動器偏轉(zhuǎn)位移隨之增加,達到一定濃度0.9g/L時偏轉(zhuǎn)位移最大,隨后偏轉(zhuǎn)位移減小,過凝膠濃度1.0g/L反應制備的電驅(qū)動器偏轉(zhuǎn)位移最小,響應速度變化規(guī)律和偏轉(zhuǎn)位移變化規(guī)律一致。隨著增塑劑甘油濃度的增加,海藻酸鈣凝膠電驅(qū)動器的偏轉(zhuǎn)位移逐漸變小,加入0.67%的甘油效果最好,不加甘油的電驅(qū)動器偏轉(zhuǎn)位移稍微小,響應速度大,加入0.67%甘油... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

自驅(qū)動仿生機械魚+

微型拾取裝置

?Ч???輳琓erasawa等采用二氧化錳多壁碳納米管制造了離子凝膠電致動器，對比發(fā)現(xiàn)雙電層電容遠大于氧化釕電極的驅(qū)動器與單壁碳納米管的驅(qū)動器。Terasawa等還針對多壁碳納米管的羧基化進行了研究，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過羧基化處理的多壁碳納米管的驅(qū)動應變可達到0.78%-0.80%，比單壁碳納米管提高了2倍，但是其增強機理還需進一步研究[27]。研究顯示，多壁碳納米管在形貌調(diào)控方面比單壁碳納米管更易操作，而電極形貌特性會影響離子在其內(nèi)部的傳輸，Liu等針對碳納米管的陣列結(jié)構(gòu)進行研究，制備了多壁碳納米管陣列電極離子型驅(qū)動器[28]，如圖1.3所示。圖1.3陣列碳納米管驅(qū)動器結(jié)構(gòu)多壁碳納米管陣列電極離子型驅(qū)動器具有獨特的垂直陣列形貌，可以為其內(nèi)部的離子提供更易傳輸?shù)碾x子通道，并使沿驅(qū)動器致動形變方向上的應變增大，使電驅(qū)動器在外加電壓4V，頻率0.5Hz時，可達到高于8%的應變，最大應變速率達到10%s1[29]。目前，關(guān)于海藻酸鈣凝膠作為EAP材料的研究很少，主要作為醫(yī)用材料在醫(yī)學方面研究較多。當海藻酸鈉與Ca2+接觸時發(fā)生反應，通過GG結(jié)構(gòu)單元中的羧基氧、羥基氧和環(huán)間氧與Ca2+配位而瞬間凝膠化，形成具有“蛋格”結(jié)構(gòu)的海藻酸鈣凝膠[30]，A.Atala,W.Kimd等將其作為藥物控制釋放領域，K.Y.Lee等將其作為人造皮膚等生物醫(yī)用材料[31]。ToshihisaYotsuyangagi等研究了海藻酸鈣水凝膠的pH響應性，H.K.Ju等研究了海藻酸鈣/聚N-異丙基丙烯酞胺的半交聯(lián)互穿聚合物網(wǎng)絡水凝膠的pH和溫度刺激響應性[32]。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]基于殼聚糖凝膠人工肌肉響應特性的研究[D]. 王禹健.哈爾濱工程大學 2016
[2]生物凝膠電驅(qū)動器的運動壽命研究[D]. 畢紅時.哈爾濱工程大學 2016
[3]基于ATRP反應的水凝膠微球的制備與表征[D]. 王國峰.河南工業(yè)大學 2014
[4]產(chǎn)谷氨酰胺轉(zhuǎn)胺酶的茂原鏈霉菌的發(fā)酵優(yōu)化及誘變育種[D]. 田沛霖.華東師范大學 2013
[5]海藻酸鹽薄膜的制備、表征及其電化學研究[D]. 李謙謙.青島大學 2012
[6]卡拉膠纖維的制備與性能研究[D]. 尹利眾.青島大學 2010



本文編號：3301452