【摘 要】
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用IPMC作为机器人的关节传动装置有其独特的优异性:结构简单、驱动位移不受轴承限制,质量轻、具有柔性、材料柔软容易切割成所需要的形状、无噪音等。从20世纪90年代开始,IPM
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用IPMC作为机器人的关节传动装置有其独特的优异性:结构简单、驱动位移不受轴承限制,质量轻、具有柔性、材料柔软容易切割成所需要的形状、无噪音等。从20世纪90年代开始,IPMC的制备方法工艺和应用受到科学家的广泛关注。目前制备IPMC材料的工艺为在Nafion膜表面镀贵金属电极,这种IPMC材料还存在一定的缺陷,本文将首次选用离子型聚氨酯作为IPMC的基材,希望能解决缺陷。主要研究内容如下:（1）合成了含磺酸基和含羧基的两种离子型聚氨酯。两种聚氨酯都是选用含离子的扩链剂在聚氨酯分子链的硬段区引入离子基团。通过核磁,红外,GPC,XRD,等测试方法对合成的离子型聚氨酯进行了表征。结果表明本实验成功合成出目标产物,且合成的离子型聚氨酯的质均分子量到达35000。（2）在离子型聚氨酯表面镀电极制备IPMC材料。本文分别选用银和石墨烯作为电极材料。用扫描电子显微镜观察IPMC断面可以看到聚氨酯和电极层粘结均匀且紧密。对IPMC材料的致动性能进行测试,发现其具有一定的机电转换性能,但其致动力和致动位移均小于文献中Nafion基IPMC材料。（3）用氧化石墨烯对聚氨酯基IPMC材料进行改性。结果发现聚氨酯-GO纳米复合膜制备的IPMC材料有更好的致动性能,当聚氨酯和GO质量比为1∶1时致动力达到5 gf·g-1,是纯离子型聚氨酯基IPMC材料的3.4倍。（4）本文发现单纯的GO膜进行表层还原后也形成类似IPMC材料的三层结构。对其进行致动性能测试,结果表明该结构的GO材料确实具备机电转化性,其致动位移应变达到0.3%,致动力10 gf·g-1,均接近Nafion基IPMC的性能,而且最突出的优点是其耐疲劳性非常好。本文制备的GO致动器具有结构简单,制备工艺简便,价格低廉等优点。（5）为实现IPMC材料的多触发性,本文对磺酸型聚氨酯的形状记忆性能进行了研究。结果表明离子型聚氨酯比非离子型聚氨酯的形状记忆性能更好。
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