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离子聚合物金属复合材料电致动模型研究
  • ISSN号:1001-9731
  • 期刊名称:功能材料
  • 时间:0
  • 页码:1436-1440
  • 分类:TB381[一般工业技术—材料科学与工程]
  • 作者机构:[1]南京航空航天大学仿生结构与材料防护研究所,江苏南京210016
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(50705043 50805076 50975140)
  • 相关项目:轻质压电/离子聚合物混合驱动的仿生扑翼飞行器研究
中文摘要:

离子聚合物金属复合材料(ionic polymer-metal composites,IPMC)是一种新型电致形变高分子材料,具有广阔应用前景。为了有效描述IPMC的形变规律,基于IPMC致动原理提出了一种电致动模型。建立了阶梯电压下IPMC膜内水合阳离子的力平衡方程,由水合阳离子的浓度分布及水分子的扩散计算得出水分子的浓度以及含水量分布,结合实验所确定的含水量和应变的关系从而确定IPMC沿厚度方向的应变分布。该计算方法适用于不同形状的IPMC致动器。以悬臂梁IPMC致动器为例,通过应变分布计算得到IPMC致动器在阶跃电压下的输出弯矩和相应的位移响应,模拟结果与实验结果的瞬时响应规律高度一致,证明该模型正确。该模型的建立为IPMC结构驱动一体化设计奠定了坚实的基础。

英文摘要:

Ionic polymer-metal composites(IPMC) is a new type electroactive polymer material,it has broad application prospects.In order to effectively describe the deformation law of IPMC,an electric-mechanical actuator model for IPMC was proposed in this paper.In this model,force balance equation of hydrated cation was established,and the concentration of water molecules as well as the water content distribution was calculated based on the concentration of hydrated cation distribution and diffusion of water molecules;the relationship between water content and strain was determined by experiments;then the strain distribution along the thickness and the corresponding output displacement of IPMC sample were obtained.The method is suitable for different shapes of IPMC actuators.The results from the simulation and experiment verified that the electric-mechanical actuator model in this paper well expressed the characteristics of the IPMC actuators under a step DC voltage,which proved that the method is correct and feasible.

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期刊信息
  • 《功能材料》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:重庆材料研究院
  • 主办单位:重庆材料研究院
  • 主编:黄伯云
  • 地址:重庆北碚区蔡家工业园嘉德大道8号
  • 邮编:400707
  • 邮箱:gnclwb@126.com
  • 电话:023-68264739
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-9731
  • 国内统一刊号:ISSN:50-1099/TH
  • 邮发代号:78-6
  • 获奖情况:
  • 2008、2011年连续获中国精品科技期刊,2010获重庆市双十佳期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:30166