《離子型電活性聚合物》是2022年化學工業出版社出版的圖書。
基本介紹
- 中文名：離子型電活性聚合物
- 作者：郭東傑
- 出版社：化學工業出版社
- 出版時間：2022年8月1日
- ISBN：9787122412607
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
離子型電活性聚合物是近30 年興起的一種智慧型電驅動材料，它可以代替電機將電能轉換成機械能，被譽為“離子型人工肌肉”，可作為柔性致動器和感測器用於仿生機械、醫療器械等領域。離子型電活性聚合物的研究涉及化學、材料、機械、控制等多個學科。本書從化學材料角度出發，闡述電活性聚合物的結構、性能與人工肌肉的驅動性能之間的關係，系統地總結了全氟磺酸、聚偏二氟乙烯、聚碸、聚苯乙烯等聚合物人工肌肉的製備、表征與驅動性能評價。
本書可為人工肌肉的研製和開發人員提供參考，也可為高等院校電化學、仿生機械專業學生學習的教材。
圖書目錄
第1章 離子交換聚合物-金屬複合材料 1
1.1 概述 2
1.2 IPMC的驅動平台和性能評價系統 5
1.2.1 IPMC的驅動平台 5
1.2.2 IPMC的驅動、測試平台設定 7
1.3 制約IPMC電致動回響的因素 12
1.3.1 聚合物母體膜 12
1.3.2 電極 21
1.3.3 溶劑化電解質離子 29
1.3.4 驅動信號 31
1.4 金屬電極的封裝 31
1.4.1 電鍍PEDOT 32
1.4.2 納米銀dip-coating 39
1.5 IPMC電致動理論模型 50
1.5.1 電學模型 50
1.5.2 電場作用下水合陽離子的遷移 53
1.5.3 水分子的自由擴散 56
1.5.4 水分子的濃度分布 57
1.5.5 含水量分布 57
1.5.6 IPMC基底膜應變和應力與含水量的關係 58
1.5.7 彎矩的計算 59
1.5.8 位移輸出與實驗驗證 59
1.5.9 IPMC直流電壓下的模擬 59
1.5.10 IPMC階梯電壓下的模擬 63
1.5.11 IPMC正弦電壓下的模擬 64
本章小結 67
第2章 全氟磺酸聚合物膜IPMC電驅動器 69
2.1 全氟磺酸聚合物 70
2.1.1 全氟磺酸系列聚合物 70
2.1.2 化學結構 70
2.1.3 基本的物理化學性能 72
2.1.4 微觀結構模型 77
2.1.5 高分辨TEM圖片 79
2.2 Nafion基IPMC的驅動性能與最佳化 80
2.2.1 多孔二氧化矽/Nafion雜化膜的製備與IPMC性能 82
2.2.2 磺化SiO2納米膠雜化Nafion複合膜的製備與IPMC性能 87
2.2.3 磺酸化氧化石墨烯雜化Nafion的製備與IPMC性能 97
2.3 Nafion膜IPMC的套用 102
2.3.1 水下機構 102
2.3.2 真空下機構 103
2.3.3 生物醫學領域 104
2.3.4 仿壁虎可逆黏附膠帶 106
2.4 IPMC撲翼仿生結構設計與數值模擬 117
2.4.1 昆蟲的飛行機理 118
2.4.2 IPMC驅動撲翼機構的設計 119
2.4.3 有限元模型的建立與前處理 121
2.4.4 不同俯仰函式對氣動性能的影響 124
2.4.5 不同飛行參數對升阻力的影響 126
2.4.6 滑翔狀態氣動力分析 131
本章小結 134
第3章 聚偏二氟乙烯膜IPMC電驅動器 136
3.1 聚偏二氟乙烯的物理、化學性能 137
3.1.1 聚偏二氟乙烯概述 137
3.1.2 PVDF的親水性 139
3.1.3 PVDF的多孔度 140
3.1.4 PVDF共聚物 145
3.2 PVDF基底膜的IPMC電驅動器 146
3.2.1 離子液驅動的純PVDF膜IPMC 147
3.2.2 離子液驅動的PVDF膜共聚物IPMC 148
3.2.3 水驅動的PVDF雜化膜IPMC 148
3.3 水和離子液驅動的PVDF多孔膜IPMC電驅動器 149
3.3.1 實驗部分 150
3.3.2 結果和討論 152
3.4 PVDF衍生物的製備及IPMC套用 167
3.4.1 概述 167
3.4.2 磺酸化PVDF衍生物膜製備與表征 168
3.4.3 PVDF粉末中烯基含量的定量分析 168
3.4.4 PVDF的接枝表征 170
3.4.5 PVDF基多孔膜性能表征 171
3.4.6 PVDF基IPMC的製備與形態表征 172
3.4.7 IPMC機電回響的研究 173
3.5 PVDF膜IPMC的套用 174
3.5.1 PVDF膜IPMC電驅動器 174
3.5.2 PVDF膜應變感測器 175
3.5.3 Nafion膜應變感測器 177
3.5.4 Nafion/PVDF耦合應變感測器 178
本章小結 180
第4章 其他聚合物膜IPMC電驅動器 182
4.1 聚碸基IPMC 183
4.1.1 聚碸的結構與性能 183
4.1.2 聚碸的磺酸化與IPMC套用 183
4.1.3 磺化聚碸（SPSU）和SPSU膜的製備 184
4.1.4 聚碸衍生物的磺酸化與IPMC套用 185
4.2 聚苯乙烯基IPMC 196
4.2.1 純SPS聚合物IPMC 197
4.2.2 SPS嵌段共聚物IPMC 197
4.2.3 SPS接枝共聚物IPMC 201
4.3 聚醚酮基IPMC 202
4.3.1 磺化聚醚醚酮的製備 202
4.3.2 磺化聚醚醚酮膜IPMC 203
4.4 聚乙烯醇基IPMC 204
4.4.1 磺化聚乙烯醇基IPMC 204
4.4.2 磺化聚乙烯醇雜化膜IPMC 205
本章小結 205
第5章 其他類型的離子型電活性聚合物 207
5.1 導電聚合物基驅動器 208
5.1.1 導電聚合物概述 209
5.1.2 導電聚合物驅動器的材料基礎和致動機理 209
5.1.3 導電聚合物驅動器的套用 214
5.2 生物質離子型電活性聚合物 216
5.2.1 纖維素驅動器 216
5.2.2 聚合物摻雜纖維素膜驅動器 218
5.2.3 CP增強的纖維素膜驅動器 219
本章小結 219
參考文獻 220
