IPMC微泵驱动膜的设计及结构优化

丁海涛^1,2，何青松^1,2，于敏¹，张昊¹，郭东杰¹，戴振东¹

1. 南京航空航天大学仿生结构与材料防护研究所2. 南京航空航天大学机电学院

摘 要：利用离子聚合物人工肌肉(IPMC)固有的电致动性能,设计了圆盘形、S形、条形及扇形4种不同结构的致动膜,选择最优结构的驱动膜以驱动微泵。制备了一系列IPMC悬臂梁状致动器,利用激光位移传感器测出不同条件下致动器产生的位移。ANSYS软件下,利用位移推导出IPMC单元体的弯矩,以此计算衡量微泵的体积变化和最大工作压力。同时,分析了泵膜形状、半径、厚度、驱动电压对泵体积变化和工作压力的影响。结果表明:较之于其它3种泵膜,扇形泵膜的体积变化量最大;泵膜半径的增加有利于增大体积变化量;泵膜厚度的增加有利于增加工作压力;适当地增加驱动电压,可同时提高其工作压力和体积变化量。

关键词：离子聚合物人工肌肉;有限元;微泵;计算机模拟;