IPMC智能材料电致动机理研究与变形控制

项目名称： IPMC智能材料电致动机理研究与变形控制

项目编号： No.10972084

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2010

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 樊建平

作者单位： 华中科技大学

项目金额： 37万元

中文摘要： 本项目以一种新型人工智能材料－IPMC为研究对象，采用细观试验观察与探测方法，通过膜内电渗和电极化学反应关联分析，描述电荷密度不平衡状态，确定离子间的相互作用力，并进行宏观表征。测量电极层均匀性分布特征，构造等效电路并确定元件参数，在3V以下电压作用下，确定驱动电流时变规律。考虑力电耦合，建立水合阳离子运动规律、水分子扩散规律和描述IPMC变形的力学控制方程。引入水份非均匀分布的压力差、离子间的相互作用力，建立IPMC材料粘弹性和几何大变形数值分析模型。选择预测与搜索算法，求解IPMC动力响应，揭示电致动宏观变形的细观机理。在此基础上，借助可靠的商用软件平台，开发IPMC电致动分析模块，对典型结构进行数值模计算。实现IPMC材料和结构变形控制分析，进而为产品优化设计提供技术支撑和便捷工具。本项目的研究成果，丰富和拓展了固体力学的研究内容和应用范围，为材料科学工作者提供优化设计的理论基础。

中文关键词： 离子聚合物金属复合材料；变形控制；多场耦合；柔性致动器；数值模拟

英文摘要：

英文关键词： Ionic Polymer-Metal Composite；deformation controlling；multi-field coupling；soft actuator；numerical simulation