IPMC材料制备工艺对其界面特性及力学性能的影响
离子聚合物-金属复合材料(IPMC)是一种近二十年来快速发展起来的新型智能材料。近年来,越来越多的研究证明,IPMC材料电极与基体材料的界面特征对材料的机电性能有很大的影响,研究不同界面特性引起的材料力学性能的差异将是工艺改进的一个重要突破口。本文首先通过对糙化、浸泡还原镀和化学镀三个核心工艺步骤进行不同的工艺组合,制备了多种具有不同界面特性的IPMC材料,并利用扫描电子显微镜研究了材料界面的生长方式。研究发现糙化基体膜会明显增加电极的渗入深度,且增加后续工艺形成的电极层与基体的结合强度；浸泡还原镀的作用是形成10μm左右的渗入电极和1μm左右的膜外电极,其中第一次浸泡还原镀决定了电极的渗入深度,后续的浸泡还原镀增加了表层电极的厚度和内层电极的密实程度；化学镀的作用主要是增加表层电极的厚度。然后通过自由振荡衰减的方法,测量比较了不同电极界面特性对IPMC材料弹性模量的影响,结果表明糙化基体材料可以软化镀层,降低材料的模性模量。而浸泡还原镀和化学镀都会增加材料的弹性模量；其中后者由于可以大大增加表层电极厚度而对弹性模量的影响更为显著。最后本文测量比较了不同样品的变形性能,发现糙化后制备的样品响应时间要明显小于未打磨制备的样片；且打磨使响应时间一致性增强,也就是说,使响应的稳定性提高。此外,打磨后同时经过浸泡还原镀和化学镀的材料位移响应大小最为理想。
离子聚合物-金属复合材料 制备工艺 界面特性 弹性模量
常龙飞 陈花玲 朱子才 李博
西安交通大学机械工程学院,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）