IPMC，是一種人工肌肉材料，由於其較低的驅動電壓能產生較大的位移變形，作為一種新型執行器非常適用於仿生機器人的開發。
基本介紹
- 外文名：IPMC
- 屬於：醫學材料
- 適用：肌肉
- 特點：人工
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歷史
英文全稱為:ion-exchange polymer metal composite(離子交換聚合金屬材料)。
其發展可以追溯到1939年，人們發明了在膜的表面快速沉澱一層膠態化銀的方法⋯。不過，這種方法形成的IPMC的雛形由於金屬層和聚合物之間容易脫離，所以金屬層不能實現作為電極的功能。隨著技術發展，20世紀70年代初，Levine和Prevost等人運用氧化還原反應進行電鍍，解決了這個難題。1992年Oguro、ShahinpoorM J、Sade．ghipour同時發現了IPMC的電驅動特性。1999年召開第一屆關於EAP的國際會議以及開展用EAP驅動的機械手與人手進行力量比賽後，包括美國、日本、韓國在內的多個國家研究機構和企業都對IPMC進行了全面研究，2000年以後這項技術得到了長足發展，有了許多各種各樣的新型作動器，比如蝠鱝型作動器腳作動器r列和蛇形作動器舊1等。
製作
從20世紀90年代開始，日本的Keisuke Oguro和美國的Shahinpoor M等都有很深入的研究，也取得了重要的研究成果，總結出了一套比較完善的製作方案。但是，IPMC的製作工藝仍然是當前研究的熱點之一，需要更進一步提高其輸出力和動態回響特性，以及提高其耐久性。目前，中國哈爾濱工程大學、美國MIT、新墨西哥大學、日本東京大學、韓國漢陽大學、香港城市大學、新加坡南洋理工大學以及台灣成功大學等都在積極展開相關研究工作。研究發現，IPMC膜對不同的離子，在相同電壓驅動下的輸出力及變形量是不同的，其中以“Pt離子“和”Na離子“的效果最為顯著。實驗表明，IPMC表面電阻的大小與IPMC的輸出能力有密切關係，而IPMC表面電阻的大小又與其表面電極製造工藝密切相關。
變形機理
當對IPMC厚度方向施加電壓時，IPMC會產生較大的變形，向陽極彎曲（直接現象）。相反，當IPMC受到彎曲變形時，IPMC也會在厚度方向產生電壓（反現象）。這樣，IPMC是一個機電耦合系統。目前國內外研究大多數集中於如何提高IPMC的變形和輸出力、IPMC的製備方法及其套用。而也有部分學者致力於找到一種可以模擬IPMC的電學模型，通過電分析的方法來了解它的驅動機理，從而為控制IPMC的力和位移輸出作準備。
特點
(I)壽命較長，回響速度快；
(2)體積小，質量輕；
(3)產生大運動而不需要軸承和滑動部件；
(4)驅動電壓低；
(5)類似於生物肌肉比例恆定的特性(即尺度
不變性，同樣的尺寸產生的輸出一樣，而不同的尺寸
產生的輸出與其尺寸成比例)，適用於微型裝置；
(6)無噪聲，環保；
(7)可以微型化發展。
