铂型离子聚合物金属复合材料传感特性

顾娜¹，熊克¹，安逸^2,3，裘进浩¹

1. 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室2. 南京工业大学数理学院3. 南京理工大学发射动力学研究所

摘 要：基于不可逆热力学和薄板大挠度理论建立了大挠度状态下的IPMC的传感模型。即以不可逆热力学理论为基础,描述了IPMC的离子输运内在机理,以及离子运动与电场及浓度差之间的关系,并考察了IPMC内部的离子运动形式,建立电场与内部压力差之间的关系;同时通过分析受外载荷作用后发生大挠度情况下压力与挠度之间的关系,建立IPMC在大挠度时曲率与两金属膜之间形成的电势差之间的关系,即给出了大挠度状态下IPMC的传感性能模型,并分析了IPMC输出电压的影响因素。将模型仿真值与实验结果进行对比,误差在25%以内,说明建立的传感模型能够较好的预测大挠度状态下IPMC受载后的输出电压。研究结果也表明环境因素对IPMC传感性能的影响很大,在一定程度上限制了其应用范围。

关键词：复合材料;传感模型;离子聚合物金属复合材料;不可逆热力学;大挠度;