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
朱程燕
,
熊克
,
卞侃
,
盛仪
,
芦吉云
复合材料学报
将压电传感与主动Lamb波监测技术相结合，研究在静拉伸加载状态下碳纤维复合材料T型接头（T700／BA9916）界面脱粘及扩展过程中的信号特征，并采用改进后的BP神经网络系统对接头损伤状态进行识别。实验结果表明：T型接头脱粘首先发生在三角填充区，后向突缘扩展；接头失效前，信号能量和最小二乘峰值因子随时间呈线性递减，能够表征脱粘程度，利用自适应微粒群算法改进后的网络训练值与实验观测值之间的误差为3．8％～4．7％。
关键词:
碳纤维复合材料
,
T型接头
,
界面脱粘
,
特征提取
,
Lamb波
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
