陈骐
,
熊克
,
卞侃
,
金宁
,
王帮峰
兵器材料科学与工程
doi:10.3969/j.issn.1004-244X.2009.02.003
离子聚合物金属复合材料(IPMC)是一种新型的柔性驱动器.传统的IPMC都是采用昂贵的铂做表面电极.为了,降低铂微粒的高度密集引入的大表面电阻,采用渗透还原法,提出基于无电镀银制备表面电极的方法.通过对所制备的银基IPMC的微观形貌、致动效果以及表面电阻等的测试实验表明,金属银在离子交换膜Nafion 117内部呈梯度分布,在1.5 V驱动电压下可以产生90°的弯曲变形.银基IPMC表面电阻较小,在一定时间内稳定.
关键词:
柔性驱动器
,
离子聚合物金属复合材料
,
智能材料
,
SEM分析
刘刚
,
王帮峰
,
卞侃
,
金宁
,
陈骐
,
熊克
兵器材料科学与工程
doi:10.3969/j.issn.1004-244X.2010.04.006
离子聚合物金属复合材料(IPMC)是一种典型的电活性聚合物.以Nafion117离子交换膜为基体,用化学沉积方法制备利用金属铂(Pt)作为电极的IPMC材料(Pt-IPMC),并利用扫描电镜对Pt-IPMC样件的微观形貌进行观察.结果表明,Pt-IPMC的电极具有良好的沉积效果,样件的电极层厚达20μm;在3 V直流电压的驱动下,电致动位移达到900°.实验对基膜和样件含水率进行了测试,并搭建IPMC力学测试平台,对IPMC静态输出拉力进行测试.测试结果表明:在0～5.5 V直流电压范围内,样件的输出拉力与直流驱动电压近似呈线性关系,最大拉力可达到159.05 mN;当电压超过5.5 V时,输出拉力发生跃变.
关键词:
IPMC
,
化学沉积
,
含水率
,
输出拉力
金宁
,
王帮峰
,
卞侃
,
陈骐
,
熊克
功能材料
基于二次渗透还原法对IPMC材料的制备进行研究.探索3种不同的基膜表面粗化方法对IPMC材料特性的影响.表面粗化方法包括手工打磨、砂光机打磨以及等离子体表面处理方法.通过样件实测对3种不同粗化条件下获得的IPMC材料的外观特征、微现形貌、驱动变形特性以及表面电阻特性进行了测试和比较.实验结果表明,随着表面粗化均匀程度的提高,基膜表面及内部金属沉积均匀与致密性增高,材料的驱动变形能力降低.在一定的驱动电压范围内,IPMC材料的变形与电压近似成线形增加的关系.在相同的尺寸、约束以及驱动电压(3V)条件下,手工打磨的样件能够产生60°的弯曲变形,砂光机打磨样件为45°,而等离子体处理的样件只有15°.
关键词:
IPMC
,
表面粗化
,
SEM分析
陈骐
,
熊克
,
卞侃
,
金宁
,
王帮峰
材料科学与工程学报
为了降低成本并改善材料性能,采用银替代铂制备IPMC电极.基于渗透还原工艺采用化学沉积方法制备了Pt基、Pt-Ag基和Ag基三种IPMC柔性驱动器试件.对试件的SEM和XRD分析结果表明本文提供的方法可以有效地将电极金属沉积在基膜中,且呈梯度分布;对样件的致动效果以及表面电阻特性测试结果表明Ag基IPMC驱动器具有最好的致动变形能力和最低的表面电阻.在相同尺寸与约束条件下,Ag基IPMC在1.5V时产生90°变形,Pt型与Pt-Ag型IPMC分别在3V和4V驱动电压下产生60°变形.
关键词:
智能材料
,
离子聚合物金属复合材料(IPMC)
,
驱动器
,
化学沉积
卞侃
,
熊克
,
陈骐
,
刘刚
,
王帮峰
材料研究学报
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.
关键词:
复合材料
,
离子聚合物金属复合材料
,
化学沉积
,
Ag电极
,
含水率
,
拉力输出
卞侃
,
熊克
,
刘刚
,
陈骐
,
王帮峰
复合材料学报
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.
关键词:
离子聚合物金属复合材料
,
铂电极
,
动态位移
,
工作频率
卞侃
,
熊克
,
刘刚
,
陈骐
,
王帮峰
复合材料学报
将一种全氟磺酸树脂（Nafion）与多壁碳纳米管（MWCNTs）分别按质量比100∶1、100∶3、100∶5进行配比,采用溶剂浇铸法配合超声波分散法制备MWCNTs/Nafion型离子交换膜（IEM）,在此基础上利用化学沉积法制备铂型离子聚合物金属复合材料（Pt-IPMC）,考察三种MWCNTs负载量对IEM及Pt-IPMC性能的影响。采用SEM配合EDAX研究Pt的沉积效果,对IEM及Pt-IPMC试样进行拉伸测试,采用数字信号发生器为激励源测试Pt-IPMC的动态位移。结果表明：添加MWCNTs使Pt-IPMC的内、外电极厚度分别增加200%～250%和180%～200%,使IEM及Pt-IPMC的弹性模量分别提高57.92%～140.85%和9.06%～52.85%;MWCNTs有效修饰了Pt-IPMC的内电极,并明显提升其动态位移量、动态响应及变形速度。
关键词:
离子聚合物金属复合材料
,
多壁碳纳米管
,
铂电极
,
力学性能
,
动态位移
卞侃
,
熊克
,
朱程燕
,
顾莉莉
,
陈骐
复合材料学报
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（0．2mm、0．4mm、0．8mm）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0．3～0．8Hz时试样具有最高的灵敏度，其中0．8mm试样在0．65Hz时的传感电压为17．82mV，灵敏度可达1030．06mV／mm。
关键词:
离子聚合物金属复合材料
,
银电极
,
反应温度
,
传感
,
频率
顾莉莉
,
熊克
,
卞侃
,
吴佳俊
,
陈骐
,
王帮峰
复合材料学报
在不同的沉积温度-修饰温度(25℃-25℃,15℃-25℃,15℃-15℃,10℃-10℃,7.5℃-15℃,7.5℃-7.5℃)设定下,以化学沉积的方法制备银型离子聚合物金属复合材料(Ag-IPMC),并对制得试样进行了表面形貌观察以及拉伸测试和动态位移测试.结果表明:制备温度在7.5～25℃范围内,反应温度越低,离子交换膜表面所沉积的银粒子团聚颗粒越细小.在7.5℃-7.5℃下制备试样比25℃-25℃下制备的试样团聚颗粒直径小60％.电极厚度受温度影响较大,不同温度下内、外层电极厚度差异明显(内:～130％,外:～70％);制备温度在15℃-15℃的试样具有最大的弹性模量(比最小值大28％).在实验温度范围内,最大驱动变形量随着反应温度的降低而增大,其最大值比最小值大80％.
关键词:
金属离子聚合物复合材料
,
银电极
,
反应温度
,
抗拉性能
,
动态位移
