顾娜
,
安逸
,
熊克
,
裘进浩
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhc1xb.20150120.001
为研究铂-全氟磺酸(Pt-PFSA)复合材料的传感特性,首先,测试了在阶跃激励和正弦激励下,Pt-PFSA 复合材料的响应输出电压;然后,采用化学镀方法,将铂原子沉积在由Nafion溶液制备的0.4 mm厚的Nafion阳离子交换膜的两个表面上;最后,考察了含水量对Pt-PFSA复合材料输出电压的影响,预测了正弦激励下PtPFSA复合材料的传感性能,进行了不同频率的正弦激励实验.结果表明:采取保湿措施后,含水量变化导致的输出电压降低幅度低于5％;在阶跃激励信号下,当Pt-PFSA复合材料的应变为0.1％时,输出电压具有时延;给出了Pt-PFSA复合材料的灵敏系数表达式,当正弦激励信号频率为5.9 Hz时,复合材料的灵敏系数为3.555 8 mV/0.2％,得到的实验结果与预测吻合较好.研究为Pt-PFSA复合材料传感性能模型的建立奠定了基础.
关键词:
铂-全氟磺酸
,
阶跃响应
,
谐波激励
,
传感性能
,
灵敏系数
,
复合材料
顾娜
,
熊克
,
安逸
,
裘进浩
材料导报
doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2016.16.003
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.
关键词:
复合材料
,
智能材料
,
离子聚合物金属复合材料
,
电化学阻抗分析
,
电路模型
安逸
,
熊克
,
顾娜
材料研究学报
doi:10.3321/j.issn:1005-3093.2009.04.010
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.
关键词:
复合材料
,
离子聚合物金属复合材料
,
力电耦合
,
建模
,
热力学
,
纯弯曲
安逸
,
熊克
,
顾娜
复合材料学报
采用梯度功能材料力学方法, 通过改进层合板理论模型来预测材料的力学性能. 将饱和掺杂金属原子的外层作为表面镀层, 将无掺杂的基体作为中间层, 两层之间掺杂的金属原子含量逐渐变化, 作为梯度层;使用EDS方法得到了Pt型金属/离子聚合物复合材料(IPMC)沿厚度方向的Pt原子含量分布, 证明了模型分层的合理性;采用ASTM标准测定了IPMC材料的拉伸和弯曲弹性性能. 本模型采用Mori-Tanaka方法预测表面镀层和梯度层的弹性性能, 采用梯度力学方法, 最终得到IPMC材料整体的弹性性能. 用本文中模型预测常态下和含水饱和态下的IPMC拉伸性能与实验值相比, 误差分别为0. 69%和-2. 05%;预测常态下IPMC的表观弯曲弹性模量与实验值相比, 误差为-0. 99%.
关键词:
金属/离子聚合物复合材料
,
本构关系
,
梯度功能
,
层合板理论
,
改进模型
