本文主要研究内容
作者杨静（2019）在《离子聚合物金属复合材料的制备、驱动特性与仿生应用研究》一文中研究指出：目前软体机器人在国际上迅速崛起,有关软体机器人的各种想法和设计层出不穷。而软体机器人制备最主要的核心就是材料的选择。离子聚合物金属复合材料(IPMC)具备电场响应性快,质轻,在低电压下会发生较大弯曲并且具有一定的力输出等优点,很多学者采用其作为软体驱动材料来研究软体机器人。目前国内外制备IPMC柔性驱动器通常采用铂(Pt)、金(Au)和钯(Pd)等贵金属,导致其成本过高,在一定程度上限制了 IPMC的广泛应用。因此探索低成本的IPMC制备方法成为IPMC材料研究领域的一个重要方向。此外,目前对于IPMC的水下仿生应用也不是很详尽。本文首先以杜邦公司的Nafion-117质子交换膜作为基膜制备了铂型离子聚合物金属复合材料(Pt-IPMC),之后在分析IPMC致动原理的基础上探索以金属铜(Cu)替代传统Pt电极的制备方法。测试和分析了铜基离子聚合物金属复合材料(Cu-IPMC)和Pt-IPMC的含水率,附着力,形貌,增重率,表面电阻,致动效果及力输出等基本特性。通过对比发现Cu-IPMC的耐受电压范围为3-10 V,Pt-IPMC耐受电压范围为3-5 V,且Pt-IPMC能耐受的最大电压远大于Pt-IPMC。此外Cu-IPMC的力输出最大为17mN,Pt-IPMC力输出最大为13 mN。结果表明,采用廉价的Cu来替代昂贵的Pt用于制备IPMC是完全可行的。此外,本文将Pt-IPMC用于仿生应用研究,首先基于对Pt-IPMC的性能测试,研究了不同的Pt-IPMC的尺寸对其运动特性和力输出的影响,确定了最佳的Pt-IPMC尺寸;分析了驱动电压和驱动频率对运动特性的影响,得出了频率—位移特性规律与最佳驱动交流电为5 V,1 Hz,为鳐鱼驱动系统设计与控制提供了依据;通过分析鳐鱼的结构特征,设计了 Pt-IPMC驱动方案,利用Pt-IPMC制备了仿生鳐鱼;对自然界中的鳐鱼进行步态分析,得到其游动时胸鳍上等距四点的相位关系;最后设计制作了驱动电路,并进行了仿生鳐鱼的实际测试。结果表明,该仿生鳐鱼在水里的游动速度可达到4 mm/s。
Abstract
mu qian ruan ti ji qi ren zai guo ji shang xun su jue qi ,you guan ruan ti ji qi ren de ge chong xiang fa he she ji ceng chu bu qiong 。er ruan ti ji qi ren zhi bei zui zhu yao de he xin jiu shi cai liao de shua ze 。li zi ju ge wu jin shu fu ge cai liao (IPMC)ju bei dian chang xiang ying xing kuai ,zhi qing ,zai di dian ya xia hui fa sheng jiao da wan qu bing ju ju you yi ding de li shu chu deng you dian ,hen duo xue zhe cai yong ji zuo wei ruan ti qu dong cai liao lai yan jiu ruan ti ji qi ren 。mu qian guo nei wai zhi bei IPMCrou xing qu dong qi tong chang cai yong bo (Pt)、jin (Au)he ba (Pd)deng gui jin shu ,dao zhi ji cheng ben guo gao ,zai yi ding cheng du shang xian zhi le IPMCde an fan ying yong 。yin ci tan suo di cheng ben de IPMCzhi bei fang fa cheng wei IPMCcai liao yan jiu ling yu de yi ge chong yao fang xiang 。ci wai ,mu qian dui yu IPMCde shui xia fang sheng ying yong ye bu shi hen xiang jin 。ben wen shou xian yi du bang gong si de Nafion-117zhi zi jiao huan mo zuo wei ji mo zhi bei le bo xing li zi ju ge wu jin shu fu ge cai liao (Pt-IPMC),zhi hou zai fen xi IPMCzhi dong yuan li de ji chu shang tan suo yi jin shu tong (Cu)ti dai chuan tong Ptdian ji de zhi bei fang fa 。ce shi he fen xi le tong ji li zi ju ge wu jin shu fu ge cai liao (Cu-IPMC)he Pt-IPMCde han shui lv ,fu zhao li ,xing mao ,zeng chong lv ,biao mian dian zu ,zhi dong xiao guo ji li shu chu deng ji ben te xing 。tong guo dui bi fa xian Cu-IPMCde nai shou dian ya fan wei wei 3-10 V,Pt-IPMCnai shou dian ya fan wei wei 3-5 V,ju Pt-IPMCneng nai shou de zui da dian ya yuan da yu Pt-IPMC。ci wai Cu-IPMCde li shu chu zui da wei 17mN,Pt-IPMCli shu chu zui da wei 13 mN。jie guo biao ming ,cai yong lian jia de Culai ti dai ang gui de Ptyong yu zhi bei IPMCshi wan quan ke hang de 。ci wai ,ben wen jiang Pt-IPMCyong yu fang sheng ying yong yan jiu ,shou xian ji yu dui Pt-IPMCde xing neng ce shi ,yan jiu le bu tong de Pt-IPMCde che cun dui ji yun dong te xing he li shu chu de ying xiang ,que ding le zui jia de Pt-IPMCche cun ;fen xi le qu dong dian ya he qu dong pin lv dui yun dong te xing de ying xiang ,de chu le pin lv —wei yi te xing gui lv yu zui jia qu dong jiao liu dian wei 5 V,1 Hz,wei yao yu qu dong ji tong she ji yu kong zhi di gong le yi ju ;tong guo fen xi yao yu de jie gou te zheng ,she ji le Pt-IPMCqu dong fang an ,li yong Pt-IPMCzhi bei le fang sheng yao yu ;dui zi ran jie zhong de yao yu jin hang bu tai fen xi ,de dao ji you dong shi xiong qi shang deng ju si dian de xiang wei guan ji ;zui hou she ji zhi zuo le qu dong dian lu ,bing jin hang le fang sheng yao yu de shi ji ce shi 。jie guo biao ming ,gai fang sheng yao yu zai shui li de you dong su du ke da dao 4 mm/s。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自西安科技大学的杨静，发表于刊物西安科技大学2019-10-15论文，是一篇关于离子聚合物金属复合材料论文,驱动特性论文,仿生应用论文,软体机器人论文,西安科技大学2019-10-15论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自西安科技大学2019-10-15论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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