【摘 要】
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电活性聚合物(Electro-active polymer,EAP)是一类重要的智能软材料,是柔性机械及软物质科学领域的热点材料。其中,离子型电活性聚合物(ionic electro-active polymer,i-EAP)具有驱动电压低、形变大、响应速率快、无噪声等优点,在仿生软体机器人、生物医学工程、微流体控制、航空航天器微电子机械器件等领域有广泛应用前景。近年来,制备出低成本、高性能的柔性
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电活性聚合物(Electro-active polymer,EAP)是一类重要的智能软材料,是柔性机械及软物质科学领域的热点材料。其中,离子型电活性聚合物(ionic electro-active polymer,i-EAP)具有驱动电压低、形变大、响应速率快、无噪声等优点,在仿生软体机器人、生物医学工程、微流体控制、航空航天器微电子机械器件等领域有广泛应用前景。近年来,制备出低成本、高性能的柔性电极材料,是i-EAP领域的重要研究方向之一。本文采用沸石咪唑酯金属有机框架(Zeolitic imidazolate framework,ZIF)作为前驱体高温煅烧得到的衍生产物作为电极材料制备i-EAP驱动器。主要研究内容及结果如下:(1)首先将合成的ZIF-8在惰性气氛下以不同温度煅烧得到煅烧产物NC-X(X代表煅烧温度),研究发现当煅烧温度为900℃时,衍生材料比表面积及孔体积最大。将NC-800作为电极材料,聚(3,4-乙烯二氧噻吩):聚(苯乙烯磺酸)(PEDOT:PSS)作为粘结剂,控制NC-800质量分数为10%-50%制备得到电极层,与聚氨酯(TPU)/离子液体(EMITFSI)电解质层热压得到电化学驱动器。当NC-800质量分数为20%时,驱动器具有最佳的驱动性能(3 V,0.1 Hz峰对峰驱动位移为17.5 mm)。控制不同温度下煅烧得到的NC-X质量分数为20%制备电极层,采用相同方法得到驱动器,发现基于NC-900电极材料的驱动器具有最佳驱动性能(±3 V,0.1 Hz峰对峰驱动位移为19.1 mm)。(2)通过在在惰性气氛不同温度下煅烧ZIF-67得到CoNC-X(X代表煅烧温度),当煅烧温度为700℃时,CoNC表现出最大的比表面积及孔体积(比表面积和孔隙体积分别为753.86m~2/g和0.5768 cm~3/g)。将CoNC-700作为电极材料制备一系列不同质量分数的电极层,然后与电解质层组装成驱动器。当CoNC-700质量分数为20%时,驱动器表现出最佳的弯曲性能,在±3 V,0.1 Hz下峰对峰驱动位移为20.4 mm。控制CoNC-X质量分数为20%,制备基于CoNC-X电极材料驱动器,发现随着CoNC煅烧温度的升高,驱动位移先增大后减小,基于CoNC-700电极材料的驱动器具有最佳驱动性能。
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