不同含水量银基IPMC的性能研究

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IPMC(Ion-exchange Polymer Metal Composite)一般是通过对具有离子透过性高分子聚合物表面镀以可导电的电极制备而成。作为EAP(Electro Active Polymer)智能材料的一个重要种类,近年来受到了广泛关注。随着对IPMC的研究深入,发现该材料内部含水量变化对其电致动性能与力学性能有较大影响。本文以IPMC中变形幅度较大的银基IPMC为研究对象进行了不同含水量条件下的性能分析与仿真计算。首先,本文分析了银基IPMC的制备步骤并提出了针对银基IPMC电极性能的检测方法。通过对水合离子方程的分析明确了 IPMC形变机理。其次,通过实验分析了在空气中自然失水、非水条件下电致动失水和水中通电失水现象,明确了失水机理。并针对不同含水量IPMC进行了速度,加速度,角位移在不同电压下的性能分析。再次,对不同含水量的IPMC进行了机械性能测试。通过类比分析提出了用两参数的Mooney-Rivilin方程分析IPMC在非电致动条件下的力学性,通过对实验数据计算得到不同含水量的超弹性系数。通过实验数据与仿真值的对比明确该方程的运用范围。并通过计算IPMC应变状况,解释了在相同电压下IPMC夹持端失水速度较快的现象。最后,通过实验分析了不同含水量IPMC在电致动条件下的梁形IPMC变形能力,通过类比压电双晶片的方法,测量出了不同含水量不同电压条件下IPMC的类压电系数。通过仿真与实验对比,得到了等效热变形法对不同含水量IPMC的适用范围。
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