第1章 离子型电活性聚合物材料概述

1.1 离子型EAP基本概念及分类

1.1.1 电响应离子凝胶材料

1.1.2 离子聚合物-金属复合材料

1.1.3 巴基凝胶驱动材料

1.1.4 导电聚合物驱动材料

1.2 离子型EAP材料电致变形过程分析的理论方法

1.2.1 质量传输过程

1.2.2 电极边界吸附过程

1.2.3 电化学反应过程

1.2.4 力学作用过程

1.3 离子型EAP材料的研究进展

1.3.1 驱动离子和溶剂的研究进展

1.3.2 聚合物网络材料的研究进展

1.3.3 电极材料及其形貌结构的研究进展

1.3.4 离子型EAP材料的发展前景

1.4 本章小结

参考文献

第2章 IPMC基本制备工艺

2.1 概述

2.2 实验原材料和设备

2.2.1 IPMC制备原材料和设备

2.2.2 原材料的化学性质

2.3 基体膜预处理工艺

2.4 浸泡还原镀工艺

2.4.1 浸泡还原镀工艺过程

2.4.2 浸泡还原镀形成的电极表面特征

2.4.3 浸泡还原镀形成的电极界面特征

2.5 自催化还原镀工艺

2.5.1 自催化还原镀工艺过程

2.5.2 自催化还原镀形成的电极表面特征

2.5.3 自催化还原镀形成的电极界面特征

2.6 材料后处理

2.7 IPMC制备工艺优化

2.7.1 浸泡还原镀工艺参数优化

2.7.2 自催化还原镀工艺参数优化

2.7.3 优化结果检验

2.8 本章小结

参考文献

第3章 IPMC的物理参数及力电响应特性

3.1 概述

3.2 IPMC弹性模量

3.2.1 测试方法

3.2.2 弹性模量变化规律

3.3 IPMC表面电阻率

3.3.1 测试方法

3.3.2 表面电阻率变化规律

3.4 IPMC介电常数

3.4.1 测试方法

3.4.2 IPMC的弛豫机制

3.4.3 不同电极IPMC的介电特性

3.5 IPMC力电响应特性

3.5.1 电致动测试仪器及平台

3.5.2 IPMC在直流激励条件下的力电响应规律

3.5.3 IPMC力电响应与电极沉积过程的关系

3.6 本章小结

参考文献

第4章 IPMC基体膜制备工艺

4.1 概述

4.2 Nafion溶液铸膜工艺

4.2.1 热处理温度对Nafion溶液铸膜的影响

4.2.2 溶液铸膜基本工艺

4.3 高沸点添加剂对IPMC性能的影响

4.3.1 高沸点添加剂对铸膜微观形貌的影响

4.3.2 高沸点添加剂对铸膜物理参数的影响

4.3.3 不同高沸点添加剂的IPMC力电性能

4.3.4 机电转换效率

4.4 基于厚膜制备工艺制备柱状IPMC

4.5 本章小结

参考文献

第5章 IPMC的性能优化

5.1 IPMC基体膜材料的糙化工艺改进

5.1.1 基体膜糙化方法对IPMC性能影响的比较

5.1.2 喷砂工艺参数对Nafion膜表面粗糙度的影响

5.1.3 喷砂工艺参数对IPMC性能的影响

5.2 枝状电极IPMC制备工艺

5.2.1 典型的电极界面类型及其作用

5.2.2 Pd型树枝状界面电极的发现及形成机理

5.2.3 树枝状界面电极IPMC的制备工艺

5.3 搅拌方式对IPMC性能的影响

5.3.1 不同搅拌方式对离子交换过程的影响

5.3.2 不同搅拌方式对IPMC浸泡-还原工艺还原过程的影响

5.3.3 不同搅拌方式对IPMC自催化还原镀工艺过程的影响

5.4 本章小结

参考文献

第6章 IPMC内部质量传递理论

6.1 IPMC变形的物理机制

6.2 不同质量传递理论的比较

6.2.1 不可逆过程热动力学模型

6.2.2 摩擦模型

6.2.3 Nernst-Planck方程模型

6.2.4 不同模型比较

6.3 基于NP方程改进的质量传递理论

6.3.1 传质过程

6.3.2 传质模型改进

6.3.3 传质模型简化

6.4 IPMC质量传递过程数值分析

6.4.1 离子的电迁移

6.4.2 水分子自扩散

6.4.3 离子和水分子的相互耦合效应

6.5 IPMC质量传递理论的推广

6.5.1 多组分类型质量传递

6.5.2 电化学反应参与的质量传递

6.6 本章小结

参考文献

第7章 IPMC多物理场耦合下的力电响应理论

7.1 IPMC的应力应变

7.1.1 理论概述

7.1.2 应变分析

7.1.3 芯层应力分析

7.1.4 电极的影响

7.2 IPMC双向可逆压电效应物理模型

7.2.1 电致变形过程物理模型

7.2.2 压力传感过程物理模型

7.3 IPMC电致响应分析

7.3.1 无水合效应的基本模型

7.3.2 考虑水合效应的改进型基本模型

7.4 IPMC在电激励下内部质量传递和分布实验

7.4.1 离子分布成像实验及结果

7.4.2 水分子分布成像实验及结果

7.5 本章小结

参考文献

第8章 IPMC本征应力与大变形特性

8.1 无量纲化模型

8.2 各种本征应力理论模型

8.2.1 静水压力

8.2.2 渗透压力

8.2.3 静电压力

8.2.4 毛细管力

8.3 本征应力特性的数值分析

8.3.1 饱和含水时本征应力特性

8.3.2 含水量变化时本征应力特性

8.4 不同本征应力对大变形特性的影响

8.4.1 饱和含水时不同本征应力对变形的影响

8.4.2 含水量变化时的不同效应对变形的影响

8.5 本章小结

参考文献

第9章 电极界面对IPMC性能影响的理论分析

9.1 电极界面粗糙特征对基体膜质量传递的影响

9.1.1 IPMC传质模型选择与简化

9.1.2 电极界面粗糙特征几何模型的建立

9.1.3 电极界面粗糙特征对IPMC传质影响的分析方法

9.1.4 电极界面粗糙特征对基体膜质量传递的影响规律

9.2 电极界面粗糙特征对材料电致响应的影响研究

9.2.1 IPMC电致响应理论模型

9.2.2 IPMC电致动响应仿真计算方法

9.2.3 电极界面对IPMC电致动响应的影响规律

9.3 电极界面对IPMC力学性能的影响

9.3.1 考虑电极的IPMC应变模型

9.3.2 电极层弹性模量计算模型

9.3.3 电极对IPMC线应变的影响

9.3.4 各向异性应变对IPMC电致动位移的影响

9.4 本章小结

参考文献

第10章 IPMC性能的稳定性

10.1 IPMC金属电极稳定性分析

10.2 含水量对IPMC稳定性的影响

10.2.1 IPMC含水量对其物理参数的影响

10.2.2 IPMC含水量对其变形的影响

10.2.3 空气湿度对IPMC稳定性的影响

10.3 驱动离子与溶剂种类对IPMC稳定性的影响

10.3.1 驱动离子对IPMC稳定性的影响

10.3.2 溶剂种类对IPMC稳定性的影响

10.4 IPMC的封装工艺

10.4.1 IPMC封装方式的确定

10.4.2 不同驱动离子IPMC的含水量与其变形关系

10.4.3 IPMC的套子封装工艺

10.4.4 IPMC封装后性能

10.5 本章小结

参考文献

第11 IPMC在光学装置及柔性操纵器中的应用

11.1 基于IPMC驱动的光学装置

11.1.1 光学镜头调焦的IPMC驱动结构

11.1.2 新型IPMC直线驱动器

11.2 基于IPMC的小型柔性智能操作器

11.2.1 基于IPMC变形的小型柔性操作手

11.2.2 基于IPMC的多自由度柔性操作臂

11.3 本章小结

参考文献