[發明專利]一種具有微納表面織構的IPMC電致動材料的制備方法

無效

• 申請號: 201310078133.6
• 申請日: 2013-03-12
• 公開（公告）號: CN103151453A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 于敏;何青松;戴振東
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H01L41/37
• 分類號: H01L41/37;H01L41/29
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

技術領域

本發明屬于新材料技術領域，具體涉及一種具有微納表面織構的IPMC電致動材料的制備方法。

背景技術

離子聚合物金屬復合材料（ionic?polymer?metal?composite,?IPMC）是一種新型的電致動聚合物材料，又被稱為“人工肌肉”，它是在全氟磺酸離子聚合物（如Nafion膜，Flemion膜）的基材表面沉積鉑、金等貴金屬而獲得的有機-無機復合材料。IPMC在低電壓下激勵下能產生超過90℃的彎曲變形，其電致動變形機制源于陽離子的電泳現象，在外加電場的作用下，基材中的陽離子與水分子結合在一起遷移到陰極，導致陽離子含水量減少，陰極含水量增加，使IPMC變形。和壓電陶瓷、形狀記憶合金、磁致伸縮材料等驅動材料的性能相比，IPMC具有質量輕、驅動電壓低、位移大、無噪音和能量密度高等優點，在微器件驅動（如體內檢測機器人、光機電系統、微型機器人等）方面具有巨大的應用潛力。但是輸出力較低限制了IPMC的進一步應用，因此不少研究致力于通過優化制備工藝來提高IPMC的輸出力，比如優良金屬電極的制備、澆注厚的Nafion膜，提高薄膜含水量和增加Nafion膜的表面積等。其中Nafion膜與金屬電極之間的界面即Nafion膜的表面對于IPMC的性能起著重大的作用，必須通過構建合適的Nafion膜表面來保證離子的遷移和鉑氨復合物的滲透及還原。而增加Nafion膜的表面積是一個有效的方法。Kim?et?al.等通過噴砂和砂紙打磨Nafion膜（Kim?K?J,?Shahinpoor?M?2003?Ionic?polymer-metal?composites:?II.?Manufacturing?techniques?Smart?Mater.?Struct.12?65-79）；Choi?et?al.等先制備掩模板，再通過等離子體刻蝕在Nafion膜表面產生了溝槽以增加Nafion膜的表面積（Choi?N?J,?Lee?H?K,?Jung?S,?Lee?S,?Park?K?H?2008?Electroactive?polymer?actuator?with?high?response?speed?through?anisotropic?surface?roughening?by?plasma?etching?J.?Nanosci.?Nanotechno.8?5385-5388）；Noh?et?al.等先化學刻蝕出鋁模板，通過熱壓工藝將該結構轉移至Nafion膜（Noh?T?G,?Tak?Y,?Nam?J?D,?Choi?H?2002?Electrochemical?characterization?of?polymer?actuator?with?large?interfacial?area?Electrochim.?Acta47?2341-2346），但該鋁模板表面結構的規律性不明顯，不利于形成具有規律性的微納表面織構的Nafion膜；Kim?et?al.和Saher?et?al.等直接通過等離子刻蝕在Nafion膜表面形成針孔狀得結構，以粗化Nafion膜表面（Kim?S?J,?Lee?I?T,?Kim?Y?H?2007?Performance?enhancement?of?IPMC?actuator?by?plasma?surface?treatment?Smart?Mater.?Struct.16?N6-N11.?Saher?S,?Moon?S,?Kim?S?J,?Kim?H?J,?Kim?Y?H?2010?O2?plasma?treatment?for?ionic?polymer?metal?nano?composite?(IPMNC)?actuator?Sens.?Actuators?B147?170-179）。

發明內容

本發明目的在于提供一種電致動驅動材料驅動性能優越的具有微納表面織構的IPMC電致動材料的制備方法。

一種具有微納表面織構的IPMC電致動材料的制備方法，其特征在于包括以下過程：

步驟1、制備IPMC基底膜；

步驟2、在IPMC基底膜上通過磨粒研磨形成方向一致的納米級表面溝痕；