Ag基IPMC柔性驅(qū)動器的制備及控制特性研究.pdf

1、仿生飛行是近空間飛行器最有效的飛行方式之一。由于空氣稀薄，大氣密度極低，因而飛行器的關(guān)鍵問題是用于機(jī)翼變形與運(yùn)動的驅(qū)動器技術(shù)。對于仿生機(jī)翼驅(qū)動器，其要求驅(qū)動變形大、響應(yīng)迅速、控制簡單、能耗低且重量輕。離子聚合物金屬復(fù)合物材料（IPMC）是一種新型的電致激活功能柔性材料，它重量輕，并且在低驅(qū)動電壓下能產(chǎn)生大變形，因此有可能是當(dāng)前仿生柔性器材料的較佳選擇和典型的研究對象。
　　 目前國內(nèi)外制備IPMC柔性驅(qū)動器常采用的貴金屬為鉑（P

2、t），導(dǎo)致IPMC成本過高。為此，探索低成本IPMC材料及其制備方法，成為IPMC材料研究領(lǐng)域的一個重要研究方向。本文以杜邦公司的Nafion-117與自制的離子交換膜作為基底，在分析IPMC基本致動機(jī)理的基礎(chǔ)上，探索以金屬銀（Ag）部分和完全代替Pt的Ag基IPMC材料的基本制備方法，考察Ag基IPMC材料的基本功能特性，成功制備了兩型IPMC，分別為Pt-Ag-IPMC和Ag-Ag-IPMC，對所制備的Ag基IPMC的微觀形貌、致動

3、效果以及表面電阻等進(jìn)行了測試實(shí)驗(yàn)，對制備IPMC的影響因素進(jìn)行了總結(jié)。進(jìn)行了各種性能測試，包括拉伸性能測試，含水率分析，熱像分析，XRD分析，能譜分析等。為了較精確表征IPMC柔性驅(qū)動器材料的力學(xué)輸出，搭建了IPMC力學(xué)測試平臺。研究發(fā)現(xiàn)采用自制離子交換膜制備的IPMC力輸出性能更佳。本文還探討了直接澆鑄成膜與刷鍍的可能性，并成功制備了試樣。最后，對IPMC驅(qū)動器模型進(jìn)行了探索研究。
　　 本文的研究表明，采用金屬Ag替代昂貴的