Ag-IPMC人工肌肉運(yùn)動(dòng)失效機(jī)理研究.pdf

1、IPMC（Ionic Polymer-Metal Composites）離子聚合物金屬?gòu)?fù)合材料，是新型的智能高分子聚合物材料的一種，它具有質(zhì)量輕、響應(yīng)速度快、功耗低、形變大等優(yōu)點(diǎn)。在微型仿生機(jī)器人和先進(jìn)醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域，特別是水下智能低噪推進(jìn)系統(tǒng)中，有著廣闊的研究和應(yīng)用前景。然而，盡管IPMC有著如此優(yōu)越的性能，但是其使用壽命卻成為限制它大量投入工程使用的關(guān)鍵因素。
　　因此，本文以Ag-IPMC人工肌肉運(yùn)動(dòng)失效為切入點(diǎn)，首先通過(guò)研究

2、了Ag-IPMC人工肌肉的運(yùn)動(dòng)機(jī)理，建立 Ag-IPMC人工肌肉樣件的電致動(dòng)模型，搭建測(cè)試分析系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀(guān)察并記錄了樣件失效的過(guò)程和現(xiàn)象，對(duì)樣件的失效準(zhǔn)則做出了判定，通過(guò)對(duì)Ag-IPMC樣件運(yùn)動(dòng)失效后表面特征、導(dǎo)電效率以及失水特性等進(jìn)行分析，宏觀(guān)上確定了導(dǎo)致其運(yùn)動(dòng)失效的基本因素和作用機(jī)理。
　　其次，從Ag-IPMC人工肌肉的制備工藝入手，采用正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)法，研究分析Ag-IPMC制備過(guò)程中三個(gè)主要因素（基膜粗化、溶液濃度和金

3、屬還原溫度）對(duì)Ag-IPMC材料性能的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明它們從微觀(guān)上改變了Ag-IPMC材料表面結(jié)構(gòu)，對(duì)Ag-IPMC材料的表面鍍層質(zhì)量、致密性影響很大，能夠顯著提高人工肌肉的運(yùn)動(dòng)壽命。
　　最后，利用SEM和EDS實(shí)驗(yàn)手段對(duì)新制Ag-IPMC樣件和運(yùn)動(dòng)失效后樣件的不同部位進(jìn)行了鍍層的表面形貌、組成和結(jié)構(gòu)等進(jìn)行表征。通過(guò)對(duì)比分析樣件失效前后表面形態(tài)變化、微觀(guān)結(jié)構(gòu)變化以及化學(xué)成分變化，并與拉伸樣件進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明：IPMC人工肌肉