離子聚合物：金屬復合材料變形機理及其基本特性

前言

第1章 離子型電活性聚合物材料概述
1.1離子型EAP基本概念及分類
1.1.1電響應離子凝膠材料
1.1.2離子聚合物金屬復合材料
1.1.3巴基凝膠驅動材料
1.1.4導電聚合物驅動材料
1.2離子型EAP材料電致變形過程分析的理論方法
1.2.1質量傳輸過程
1.2.2電極邊界吸附過程
1.2.3電化學反應過程
1.2.4力學作用過程
1.3離子型EAP材料的研究進展
1.3.1驅動離子和溶劑的研究進展
1.3.2聚合物網絡材料的研究進展
1.3.3電極材料及其形貌結構的研究進展
1.3.4離子型EAP材料的發展前景
1.4本章小結
參考文獻

第2章 IPMC基本制備工藝
2.1概述
2.2實驗原材料和設備
2.2.1IPMC制備原材料和設備
2.2.2原材料的化學性質
2.3基體膜預處理工藝
2.4浸泡還原鍍工藝
2.4.1浸泡還原鍍工藝過程
2.4.2浸泡還原鍍形成的電極表面特征
2.4.3浸泡還原鍍形成的電極界面特征
2.5自催化還原鍍工藝
2.5.1自催化還原鍍工藝過程
2.5.2自催化還原鍍形成的電極表面特征
2.5.3自催化還原鍍形成的電極界面特征
2.6材料后處理
2.7IPMC制備工藝優化
2.7.1浸泡還原鍍工藝參數優化
2.7.2自催化還原鍍工藝參數優化
2.7.3優化結果檢驗
2.8本章小結
參考文獻

第3章 IPMC的物理參數及力電響應特性
3.1概述
3.2IPMC彈性模量
3.2.1測試方法
3.2.2彈性模量變化規律
3.3IPMC表面電阻率
3.3.1測試方法
3.3.2表面電阻率變化規律
3.4IPMC介電常數
3.4.1測試方法
3.4.2IPMC的弛豫機制
3.4.3不同電極IPMC的介電特性
3.5IPMC力電響應特性
3.5.1電致動測試儀器及平台
3.5.2IPMC在直流激勵條件下的力電響應規律
3.5.3IPMC力電響應與電極沉積過程的關系
3.6本章小結
參考文獻

第4章 IPMC基體膜制備工藝
4.1概述
4.2Nafion溶液鑄膜工藝
4.2.1熱處理溫度對Nafion溶液鑄膜的影響
4.2.2溶液鑄膜基本工藝
4.3高沸點添加劑對IPMC性能的影響
4.3.1高沸點添加劑對鑄膜微觀形貌的影響
4.3.2高沸點添加劑對鑄膜物理參數的影響
4.3.3不同高沸點添加劑的IPMC力電性能
4.3.4機電轉換效率
4.4基於厚膜制備工藝制備柱狀IPMC
4.5本章小結
參考文獻

第5章 IPMC的性能優化
5.1IPMC基體膜材料的糙化工藝改進
5.1.1基體膜糙化方法對IPMC性能影響的比較
5.1.2噴砂工藝參數對Nafion膜表面粗糙度的影響
5.1.3噴砂工藝參數對IPMC性能的影響
5.2枝狀電極IPMC制備工藝
5.2.1典型的電極界面類型及其作用
5.2.2Pd型樹枝狀界面電極的發現及形成機理
5.2.3樹枝狀界面電極IPMC的制備工藝
5.3攪拌方式對IPMC性能的影響
5.3.1不同攪拌方式對離子交換過程的影響
5.3.2不同攪拌方式對IPMC浸泡—還原工藝還原過程的影響
5.3.3不同攪拌方式對IPMC自催化還原鍍工藝過程的影響
5.4本章小結
參考文獻

第6章 IPMC內部質量傳遞理論
6.1IPMC變形的物理機制
6.2不同質量傳遞理論的比較
6.2.1不可逆過程熱動力學模型
6.2.2摩擦模型
6.2.3Nernst—Planck方程模型
6.2.4不同模型比較
6.3基於NP方程改進的質量傳遞理論
6.3.1傳質過程
6.3.2傳質模型改進
6.3.3傳質模型簡化
6.4IPMC質量傳遞過程數值分析
6.4.1離子的電遷移
6.4.2水分子自擴散
6.4.3離子和水分子的相互耦合效應
6.5IPMC質量傳遞理論的推廣
6.5.1多組分類型質量傳遞
6.5.2電化學反應參與的質量傳遞
6.6本章小結
參考文獻

第7章 IPMC多物理場耦合下的力電響應理論
7.1IPMC的應力應變
7.1.1理論概述
7.1.2應變分析
7.1.3芯層應力分析
7.1.4電極的影響
7.2IPMC雙向可逆壓電效應物理模型
7.2.1電致變形過程物理模型
7.2.2壓力傳感過程物理模型
7.3IPMC電致響應分析
7.3.1無水合效應的基本模型
7.3.2考慮水合效應的改進型基本模型
7.4IPMC在電激勵下內部質量傳遞和分布實驗
7.4.1離子分布成像實驗及結果
7.4.2水分子分布成像實驗及結果
7.5本章小結
參考文獻

第8章 IPMC本征應力與大變形特性
8.1無量綱化模型
8.2各種本征應力理論模型
8.2.1靜水壓力
8.2.2滲透壓力
8.2.3靜電壓力
8.2.4毛細管力
8.3本征應力特性的數值分析
8.3.1飽和含水時本征應力特性
8.3.2含水量變化時本征應力特性
8.4不同本征應力對大變形特性的影響
8.4.1飽和含水時不同本征應力對變形的影響
8.4.2含水量變化時的不同效應對變形的影響
8.5本章小結
參考文獻
……
第9章 電極界面對IPMC性能影響的理論分析
第10章 IPMC性能的穩定性
第11章 IPMC在光學裝置及柔性操縱器中的應用