离子聚合物-金属复合材料(IPMC)的电极界面研究进展

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。     

铂型离子聚合物金属复合材料的制备及驱动位移测试

探索了离子聚合物金属复合材料(IPMC)的制备工艺, 利用化学沉积的方法成功制备了铂型IPMC(Pt-IPMC)试样。采用SEM对试样表面电极形貌进行研究, 对Pt-IPMC试样在4种波形激励信号(幅值2~4 V, 频率0.06~0.14 Hz)下的致动位移进行了测试。结果表明: 金属Pt在离子交换膜内部及外表面具有良好的沉积效果, 内、 外电极厚度均有不同程度的减小; 随着激励信号幅值的增加, IPMC试样的变形能力增强, 响应速度加快; 在4 种波形信号的激励下, 试样均在频率为0.1 Hz时达到最大位移, 且在方波信号驱动下具有最好的响应速度和变形量。      

离子聚合物-金属复合材料的理论建模研究现状

离子聚合物-金属复合材料IPMC(Ionic polymer-metal composite)是一种新型的智能材料,在航天航空、生物医学、仿生机械等领域具有广阔的应用前景.简单介绍了IPMC材料及其性能特点,综述了基于IPMC材料工作机理的理论模型以及从IPMC实际应用角度出发的等效模型的研究现状,并对两种模型进行了比较.其中理论模型可以直观地分析IPMC的性能,但是模型参数多且结构复杂,不易掌握;等效模型简易实用,但是精度不高,扩展性差.指出了IPMC建模研究未来的发展趋势.     

银基离子聚合物金属复合材料的制备和驱动特性

用化学沉积法制备银基IPMC(Ag-IPMC),用扫描电镜和能谱分析仪研究其表面形貌和表面电极化学成分。结果表明,Ag在离子交换膜内部和外表面的沉积效果良好;对Ag-IPMC试件的直流驱动、不同状态下的含水特性以及拉力输出的测试结果表明,低电压(小于1.6 V)刺激可使Ag-IPMC试件产生大变形,其输出拉力可达自重的89倍。各项性能与激励电压的关系表明,Ag-IPMC的最佳直流激励电压为0.6-1.2 V。     

离子聚合物-金属复合材料的研究进展

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。     

银型离子聚合物金属复合材料传感性能

利用化学沉积的方法, 在反应温度为23℃和10℃的条件下, 制备银型离子聚合物金属复合材料(Ag-IPMC)。SEM和EDAX观测结果表明: 反应温度10℃下制备的试样与23℃的试样相比, 具有更好的电极沉积效果, 其内、 外电极厚度分别增加25%和34%, 且外电极的开裂和剥落现象得到抑制。对10℃条件下制备的三种不同厚度的试样(0.2 mm、 0.4 mm、 0.8 mm)的传感特性研究表明: 随着厚度的增加, 试样输出电压和灵敏度增 强趋势明显; 三种试样均对低频激励敏感, 在0.3~0.8 Hz时试样具有最高的灵敏度, 其中0.8 mm试样在0.65 Hz 时的传感电压为17.82 mV, 灵敏度可达1030.06 mV/mm。     

铂型离子聚合物金属复合材料的制备与电化学阻抗分析

通过在溶液浇筑法制备的离子交换膜的表面进行化学镀铂,制备出具有三明治型结构的离子聚合物金属复合材料。使用扫描电镜和能谱仪对其表面和断面形貌以及铂金属含量分布进行表征,并采用电化学阻抗分析方法测试研究其电化学性能,结合实验结果和电极反应动力学理论建立电路模型。实验结果和电路模型分析表明:损坏后试样较正常试样的溶液电阻和电荷传递电阻增大,而双电层电容和Warburg阻抗的数值减小。可见将电化学性能作为评价离子聚合物金属复合材料驱动性能和传感性能的评价指标是可行的。     

O-3型压电陶瓷/聚合物复合材料的制备工艺新进展

0－3型压电陶瓷／聚合物复合材料具有单相压电陶瓷或聚合物所不具备的良好的综合性能,因此引起了人们广泛的兴趣和研究。本文综述了0－3型压电复合材料的制备工艺及相应复合材料的压电性能,重点介绍了水解－聚合法、凝聚－胶体法、溶液聚合法3种新型制备工艺,简要分析各种制备工艺的优缺点,为压电陶瓷／聚合物复合材料（甚至是纳米级压电复合材料）的进一步研究、开发和应用提供依据。     

离子聚合物金属复合材料的力电耦合模型

提出了一种基于不可逆热力学和纯弯曲理论的力电耦合模型,以描述和预测离子聚合物金属复合材料的力电特性.力电耦合模型的表达形式可简化为含有两个驱动力(电场E和压力梯度▽p)的线性等式,主要依据离子传输、电场作用和弹性变形之间的耦合关系预测IPMC的力电特性;采用纯弯曲理论近似描述了IPMC的受力特征.这个力电耦合模型可解释IPMC材料的驱动特性和传感特性,能较好地预测IPMC在直流激励下的响应,误差在-7%以内.     

离子聚合物金属复合材料电致动模型研究

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。     

一种离子聚合物金属复合材料的动态力学性能

用化学镀方法制备了离子聚合物金属复合材料,用扫描电镜观测其形貌以探讨制备过程中Pt金属的形成方式;用能谱仪研究了金属Pt在材料中的分布;用动态热机械分析仪(DMA)测试了材料的部分动态力学性能。以Kerner模型为基础建立了材料的动态力学性能模型,并将模型计算结果与实验结果对比,验证了该模型的可行性。     

纳米钨-铜复合材料制备工艺的研究

研究了几种制备纳米钨-铜复合材料的工艺,介绍了它们的工艺流程,详细讨论了每种工艺的优缺点,旨在为改进工艺、开拓应用提供一些思路.     

金属—PTC陶瓷复合材料制备工艺及机理的研究

金属－ＰＴＣ陶瓷复合材料是电子功能型的陶瓷基复合材料。本文介绍了Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ－ＰＴＣ陶瓷复合材料的制备方法，测定了材料的阻温特性，讨论了样品的ＮＴＣ现象及阻温特性机理。     

高电导有机金属聚合物的制备及性能研究

利用ＴＴＦＴＴ为矫合成一系列的有机金属聚合物（ＭＴＴＦＴＴ＾２－）ａ（Ｍ＝Ｎｉ,Ｃｕ,Ｆｅ）研究了它们的电性质,结果表明,在室温下,它们的电导出现在１０＾０５－０．０４Ω＾－１．ｃｍ＾－１范围内。（ＴＥＡＸＮｉＴＴＦＴＴ）ｎ是室温下聚合物中导电最高的,我们测定了它的电阻对温度的依赖关系,呈半导性质,同时对该样品还采用了ＶＳＣ的测量方法,结果表明该聚合物的电阻对温度的依赖关系在２８３～１５０Ｋ区间内     

压电陶瓷/聚合物复合材料的制备工艺及其性能研究进展

本文首先介绍了压电材料的种类和基本性能,然后介绍了在不同的应用背景下压电陶瓷／聚合物复合材料的十种连通方式,综述了这类压电材料的制备工艺,较全面地总结了前人对这类压电材料的性能研究工作,展望了这类压电材料的应用前景和发展方向     

聚合物复合材料固化工艺的动态力学分析法研究

本文用强迫振动非共振法对分别采取不同固化工艺参数制备的玻璃布/环氧树脂复合材料进行了动态力学性能的测试和研究。结果表明,各项动态力学参量与固化工艺参数间有着相当密切的关系,能够较直接地反映出树脂的交联度和界面强度等重要性能;可以很灵敏地区分不同固化工艺的差别,因而可以为新材料研制和固化工艺的改进提供一个有效的动态力学检测手段。     

热塑性聚合物在离子敏感膜制备中的应用

介绍了17种热塑性聚合物基体在离子敏感膜制备中的应用。详细讨论了一种通用的聚合物基体PVC及可望替代PVC的二种新基体聚酰亚胺和聚丙烯酸酯。     

分散型金属/聚合物复合材料腐蚀性能研究

综述了分散型金属/聚合物复合材料的腐蚀研究进展,简要介绍了金属填料、聚合物以及其它相关因素对复合材料腐蚀行为的影响,总结了常用的腐蚀研究方法,最后展望了金属/聚合物纳米复合材料腐蚀的最新研究方向.