离子聚合物金属复合材料驱动器的多物理场建模与仿真
离子聚合物金属复合材料(IPMC)是目前倍受关注的一种电活性聚合物，可广泛应用于水下航行器、柔性机器人、生物工程及航空航天等众多领域.IPMC 是由含有溶剂的离子交换聚合物膜(通常有Nafion 膜和Flemion 膜)上下表面镀上金属电极而形成的复合材料层合结构.在外加电场作用下，聚合物膜中的水合离子会发生迁移，从而在两个电极分别形成不平衡的离子富集区和贫化区，导致IPMC 向离子贫化区的电极发生弯曲.IPMC 的驱动变形机理涉及到复杂的多物理过程，包括离子的迁移、静电场作用、驱动器变形与应力分布等.本文基于有限元法，建立了IPMC 弯曲驱动器的多物理场模型.基于该模型，成功地模拟了IPMC 驱动器的电致变形特性，并通过和实验测试相结合的方法，识别出了IPMC 材料本构模型的两个关键参数.所建立的模型和数值算例对IPMC 驱动器的虚拟设计和机理仿真具有重要参考价值.
离子聚合物 金属复合材料 多物理场 建模仿真 驱动器 电致变形
李慧镖 周进雄 李梅娥
西安交通大学强度与振动教育部重点实验室,西安710049 西安交通大学材料科学与工程学院,西安710049
国内会议
哈尔滨
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2011-08-22（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）