正交实验设计优化离子聚合物金属复合材料的力输出性能

离子聚合物金属复合材料(ionic polymer metal composite)作为新型驱动材料在微小系统驱动等方面有着明确的应用前景, 输出力较低和对水环境的依赖限制了该材料进一步的应用.本文采用正交实验设计法, 针对IPMC 制备过程中的3 个主要参数, 选用L₁₆(4⁵)正交表, 以输出力为指标开展制备工艺的优化. 结果表明主镀过程铂氨复合物的浓度对IPMC 输出力的影响最大, Nafion 膜中四乙氧基硅(TEOS)含量对输出力的影响次之, 还原剂浓度对输出力没有显著影响. 在实验确定的最优条件下, IPMC 的最大输出力达到50 mN, 相应的最大位移为14 mm.在最大输出位移性能相当的情况下, 较常规条件最大力输出提高了2.4 倍, 有效工作寿命大幅提高, 有效力输出延长了5.8 倍, 有效位移输出性能延长了5 倍. 该研究为IPMC 进一步的应用奠定了坚实的基础.