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研究IPMC無(wú)機(jī)有機(jī)復(fù)合材料的制備與表征論文
仿生機(jī)器涉及的領(lǐng)域非常廣，但目前有關(guān)仿生機(jī)器材料的研究相對(duì)較少，如果能找到一種類似于人體肌肉的材料作為仿生機(jī)器的制動(dòng)器，無(wú)疑是仿生機(jī)器研究領(lǐng)域的一大進(jìn)步。離子聚合物-金屬?gòu)?fù)合材料(ionic polymer-metal composite, IPMC)是一種新型智能材料，也是一種人工肌肉材料，當(dāng)外界存在一個(gè)外加低壓電場(chǎng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的變形和較小的依賴，當(dāng)電壓撤銷時(shí)，又會(huì)恢復(fù)形變。 IPMC在航天航空、生物醫(yī)學(xué)、仿生機(jī)器等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，國(guó)外學(xué)者研究和應(yīng)用的IPMC是由陽(yáng)離子交換膜和鉑等貴金屬通過化學(xué)鍍方法制備而成，成本較高。鑒于此，作者以Nafion-117膜為基材，利用化學(xué)方法沉積銀離子制備了IPMC無(wú)機(jī)有機(jī)復(fù)合材料，并對(duì)其性能進(jìn)行了測(cè)試。
1實(shí)驗(yàn)
1. 1試劑與儀器
Nafion-117月莫(全氟磺酸離子交換膜)，上海福瑪實(shí)驗(yàn)用品有限公司;AgNO3、 HCHO，分析純，天津津北精細(xì)化工有限公司。
KQ5200DE型數(shù)控超聲波清洗器，昆山超聲儀器有限公司;BS224S型電子分析天平，北京賽多利斯科學(xué)儀器有限公司;Q100型示差掃描量熱儀，德國(guó)耶拿分析儀器股份有限公司;JSM-6380型掃描電子顯微鏡，日本f EOI二公司;IR Prestige-21型傅立葉變換紅外光譜儀，日本Shimadzu公司;CHI660A型循環(huán)伏安儀，上海晨華儀器有限公司。
1.2性能測(cè)試
紅外光譜分析:在傅立葉變換紅外光譜儀上進(jìn)行。
電鏡分析:在掃描電子顯微鏡上進(jìn)行。樣品斷而在氮?dú)獗Ｗo(hù)下噴涂黃金，一定掃描電壓下觀察產(chǎn)物的表而形貌。
循環(huán)伏安曲線分析:在循環(huán)伏安儀上進(jìn)行。將樣品分別夾于三電極之間，在不同電流下測(cè)定其導(dǎo)電性育旨。nsc分析:在示差掃描量熱儀上進(jìn)行。在氮?dú)獗＃瑴囟扔墒覝厣?00℃，升溫速率為10℃，記錄熱分解曲線。
2結(jié)果與討論
IPMC無(wú)機(jī)有機(jī)復(fù)合材料具有納米纖維狀結(jié)構(gòu)，粒徑為100 nm。這種優(yōu)異的納米纖維狀結(jié)構(gòu)賦予其巨大的比表而積，可以為貴金屬催化劑的固定提供良好的基地，因而有利于金屬Ag微粒的高度分散。Ag顆粒分布均勻，高度分散且粒徑細(xì)小，使得IPMC無(wú)機(jī)有機(jī)復(fù)合材料具有良好的電化學(xué)催化性能。
3結(jié)論
以Nafion-117月莫為基質(zhì)，利用化學(xué)方法沉積銀離子成功制備了IPMC無(wú)機(jī)有機(jī)復(fù)合材料。通過紅外、掃描電鏡、循環(huán)伏安、DSC分析對(duì)其性能進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果表明，IPMC無(wú)機(jī)有機(jī)復(fù)合材料鍍層較均勻，具有較高的電極活性和良好的電化學(xué)催化性能，銀的引入增強(qiáng)了基膜的熱穩(wěn)定性。
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