研究IPMC无机有机复合材料的制备与表征论文
仿生机器涉及的领域非常广,但目前有关仿生机器材料的研究相对较少,如果能找到一种类似于人体肌肉的材料作为仿生机器的制动器,无疑是仿生机器研究领域的一大进步。离子聚合物-金属复合材料(ionic polymer-metal composite, IPMC)是一种新型智能材料,也是一种人工肌肉材料,当外界存在一个外加低压电场时,会产生较大的变形和较小的依赖,当电压撤销时,又会恢复形变。 IPMC在航天航空、生物医学、仿生机器等领域具有广阔的应用前景。目前,国外学者研究和应用的IPMC是由阳离子交换膜和铂等贵金属通过化学镀方法制备而成,成本较高。鉴于此,作者以Nafion-117膜为基材,利用化学方法沉积银离子制备了IPMC无机有机复合材料,并对其性能进行了测试。
1实验
1. 1试剂与仪器
Nafion-117月莫(全氟磺酸离子交换膜),上海福玛实验用品有限公司;AgNO3、 HCHO,分析纯,天津津北精细化工有限公司。
KQ5200DE型数控超声波清洗器,昆山超声仪器有限公司;BS224S型电子分析天平,北京赛多利斯科学仪器有限公司;Q100型示差扫描量热仪,德国耶拿分析仪器股份有限公司;JSM-6380型扫描电子显微镜,日本f EOI二公司;IR Prestige-21型傅立叶变换红外光谱仪,日本Shimadzu公司;CHI660A型循环伏安仪,上海晨华仪器有限公司。
1.2性能测试
红外光谱分析:在傅立叶变换红外光谱仪上进行。
电镜分析:在扫描电子显微镜上进行。样品断而在氮气保护下喷涂黄金,一定扫描电压下观察产物的表而形貌。
循环伏安曲线分析:在循环伏安仪上进行。将样品分别夹于三电极之间,在不同电流下测定其导电性育旨。nsc分析:在示差扫描量热仪上进行。在氮气保,温度由室温升至300℃,升温速率为10℃,记录热分解曲线。
2结果与讨论
IPMC无机有机复合材料具有纳米纤维状结构,粒径为100 nm。这种优异的纳米纤维状结构赋予其巨大的.比表而积,可以为贵金属催化剂的固定提供良好的基地,因而有利于金属Ag微粒的高度分散。Ag颗粒分布均匀,高度分散且粒径细小,使得IPMC无机有机复合材料具有良好的电化学催化性能。
3结论
以Nafion-117月莫为基质,利用化学方法沉积银离子成功制备了IPMC无机有机复合材料。通过红外、扫描电镜、循环伏安、DSC分析对其性能进行了测试。结果表明,IPMC无机有机复合材料镀层较均匀,具有较高的电极活性和良好的电化学催化性能,银的引入增强了基膜的热稳定性。
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