[發明專利]一種基于泡沫金屬的多孔道IPMC電致動材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201611016064.6
• 申請日: 2016-11-18
• 公開（公告）號: CN106784295B
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 何青松;于敏;劉志剛;姬科舉;戴振東
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H01L41/18
• 分類號: H01L41/18;H01L41/37
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔;楊文晰

1.一種基于泡沫金屬的多孔道IPMC電致動材料，其特征在于，所述多孔道IPMC電致動材料內包含連續可控的孔道結構，所述孔道以泡沫金屬為骨架，孔隙率75-98 %，孔徑為10-100 μm，外覆5-15 μm厚的貴金屬電極;

該基于泡沫金屬的多孔道IPMC電致動材料是通過如下方法獲得的：

1）泡沫金屬嵌入Nafion膜：

將體積比為4:1的Nafion溶液和二甲基甲酰胺混合后形成的混合溶液倒入模具中攪拌均勻，將泡沫金屬放入模具中；然后70 ℃加熱48 h，混合溶液蒸發形成薄膜，再升溫至150℃退火8 min，自然冷卻至室溫，獲得嵌入泡沫金屬的Nafion膜；

2）去除泡沫金屬：

將嵌入泡沫金屬的Nafion膜置于20 wt%的鹽酸中，于65 ℃反應4-5 h，獲得去除泡沫金屬后的Nafion膜；

3）多孔道Nafion膜：

以85-95 wt%的Nafion溶液涂覆于去除泡沫金屬后的Nafion膜上表面，形成厚度為150-250 μm的涂層，2 g/mm²加壓，70 ℃下加熱2 h固化成型；

4）多孔道IPMC制備：

采用化學鍍的方法在Nafion膜表面沉積5-15 μm的貴金屬鉑，獲得IPMC，自然晾干；

5）離子液體的吸附：

配制[EMIm]SCN質量分數為65 %的甲醇混合液，將IPMC浸沒于上述溶液中，直至IPMC不再吸收[EMIm]SCN離子液體后取出，置于空氣中揮發去除甲醇，即獲得所述基于泡沫金屬的多孔道IPMC電致動材料。

2.根據權利要求1所述基于泡沫金屬的多孔道IPMC電致動材料，其特征在于，所述孔徑為20μm，外覆10 μm厚的貴金屬電極。

3.根據權利要求1所述基于泡沫金屬的多孔道IPMC電致動材料，其特征在于，所述多孔道IPMC電致動材料的厚度為0.1-0.5 mm。

4.根據權利要求3所述基于泡沫金屬的多孔道IPMC電致動材料，其特征在于，所述貴金屬電極是指鉑電極、鈀電極或金電極。

5.如權利要求1-4之一所述基于泡沫金屬的多孔道IPMC電致動材料的制備方法，其特征在于，具體步驟如下：

1）泡沫金屬嵌入Nafion膜：

將體積比為4:1的Nafion溶液和二甲基甲酰胺混合后形成的混合溶液倒入模具中攪拌均勻，將泡沫金屬放入模具中；然后70 ℃加熱48 h，混合溶液蒸發形成薄膜，再升溫至150℃退火8 min，自然冷卻至室溫，獲得嵌入泡沫金屬的Nafion膜；

2）去除泡沫金屬：

將嵌入泡沫金屬的Nafion膜置于20 wt%的鹽酸中，于65 ℃反應4-5 h，獲得去除泡沫金屬后的Nafion膜；

3）多孔道Nafion膜：

以85-95 wt%的Nafion溶液涂覆于去除泡沫金屬后的Nafion膜上表面，形成厚度為150-250 μm的涂層，2 g/mm²加壓，70 ℃下加熱2 h固化成型；

4）多孔道IPMC制備：

采用化學鍍的方法在Nafion膜表面沉積5-15 μm的貴金屬鉑，獲得IPMC，自然晾干；

5）離子液體的吸附：

配制[EMIm]SCN質量分數為65 %的甲醇混合液，將IPMC浸沒于上述溶液中，直至IPMC不再吸收[EMIm]SCN離子液體后取出，置于空氣中揮發去除甲醇，即獲得所述基于泡沫金屬的多孔道IPMC電致動材料。

6.根據權利要求5所述基于泡沫金屬的多孔道IPMC電致動材料的制備方法，其特征在于，步驟1）所述泡沫金屬為泡沫銅、泡沫鎳或泡沫鋁。

7.根據權利要求6所述基于泡沫金屬的多孔道IPMC電致動材料的制備方法，其特征在于，步驟4）采用化學鍍的方法在Nafion膜表面沉積金屬鉑中，主鍍鉑氨復合物的濃度為3.5mg/ml，次鍍鉑氨復合物的濃度為0.875mg/ml。