| 摘要 | 第4-6页 |
| Abstract | 第6-7页 |
| 注释表 | 第17-22页 |
| 第一章 绪论 | 第22-42页 |
| 1.1 引言 | 第22-26页 |
| 1.2 IPMC致动机理和驱动模型的研究进展 | 第26-28页 |
| 1.3 IPMC性能改进的研究现状 | 第28-36页 |
| 1.3.1 Nafion基体膜的改进 | 第28-31页 |
| 1.3.2 Nafion膜表面处理 | 第31-32页 |
| 1.3.3 优良电极 | 第32-34页 |
| 1.3.4 新型电致动聚合物 | 第34-36页 |
| 1.4 IPMC的应用 | 第36-38页 |
| 1.4.1 机器人驱动 | 第36页 |
| 1.4.2 光机电系统 | 第36-37页 |
| 1.4.3 医学工程 | 第37-38页 |
| 1.5 IPMC研究存在的问题 | 第38-40页 |
| 1.6 本文主要工作内容 | 第40-42页 |
| 第二章 界面织构设计与IPMC电致动性能 | 第42-54页 |
| 2.1 具微纳米表面织构的Nafion膜及IPMC制备 | 第42-45页 |
| 2.1.1 实验材料 | 第42页 |
| 2.1.2 生成规律的微纳米表面织构 | 第42-43页 |
| 2.1.3 界面织构化IPMC的制备 | 第43-44页 |
| 2.1.4 IPMC驱动性能测试 | 第44-45页 |
| 2.2 界面织构化IPMC的测试结果与讨论 | 第45-53页 |
| 2.2.1 Nafion膜表面SEM观测与表面积计算 | 第45-46页 |
| 2.2.2 铂金属电极的SEM观测和EDS分析 | 第46-49页 |
| 2.2.3 界面织构化IPMC的驱动行为 | 第49-53页 |
| 2.3 本章小结 | 第53-54页 |
| 第三章 多壁碳纳米管改性的IPMC的电致动性能 | 第54-67页 |
| 3.1 MWCNT/Nafion-IPMC的制备及电机械性能测试 | 第54-60页 |
| 3.1.1 MWCNT/Nafion-IPMC的制备 | 第54-55页 |
| 3.1.2 相关测试设备 | 第55页 |
| 3.1.3 CTAB分散MWCNT分析 | 第55-57页 |
| 3.1.4 MWCNT/Nafion-IPMC驱动行为 | 第57-60页 |
| 3.2 三层结构Nafion膜及IPMC电致动性能测试 | 第60-66页 |
| 3.2.1 三层结构Nafion基体膜设计制备及IPMC | 第60-61页 |
| 3.2.2 多层IPMC的SEM观测 | 第61-62页 |
| 3.2.3 多层IPMC的驱动行为 | 第62-66页 |
| 3.3 本章小结 | 第66-67页 |
| 第四章 离子聚合物金属-碳纳米管复合物及其电流模型 | 第67-85页 |
| 4.1 离子聚合物金属-碳纳米管复合物制备 | 第67-77页 |
| 4.1.1 Pd-Pt-MWCNT复合电极IPMCC的制备及测试 | 第67-68页 |
| 4.1.2 IPMCC测试设备 | 第68页 |
| 4.1.3 IPMCC电极的SEM观测 | 第68-74页 |
| 4.1.4 IPMCC驱动性能和电压-电流特征 | 第74-77页 |
| 4.2 电流模型建立 | 第77-83页 |
| 4.2.1 等效电路建立 | 第77-78页 |
| 4.2.2 等效电路中各电学元件参数确定 | 第78-79页 |
| 4.2.3 模拟的V-I非线性特征验证 | 第79-83页 |
| 4.3 本章小结 | 第83-85页 |
| 第五章 浇铸不同厚度IPMC的实验研究和电致动模型分析 | 第85-94页 |
| 5.1 不同厚度IPMC的制备 | 第85页 |
| 5.1.1 不同厚度Nafion膜浇铸及IPMC制备 | 第85页 |
| 5.1.2 测试设备 | 第85页 |
| 5.2 不同厚度IPMC的力-电性能 | 第85-87页 |
| 5.2.1 Nafion膜的弹性模量 | 第85-86页 |
| 5.2.2 驱动电流与厚度的关系 | 第86页 |
| 5.2.3 变形量与厚度的关系 | 第86-87页 |
| 5.2.4 输出力与厚度的关系 | 第87页 |
| 5.3 力学模型分析和讨论 | 第87-92页 |
| 5.3.1 电场下水分子的迁移 | 第88-90页 |
| 5.3.2 水分子浓度分布 | 第90页 |
| 5.3.3 含水量分布 | 第90页 |
| 5.3.4 应变和含水量之间的关系 | 第90-91页 |
| 5.3.5 力学性能 | 第91-92页 |
| 5.4 本章小结 | 第92-94页 |
| 第六章 新型电致动器、电双层理论及传感特性 | 第94-108页 |
| 6.1 新型电致动器 | 第94-101页 |
| 6.1.1 实验材料 | 第94页 |
| 6.1.2 新型电致动器制备步骤 | 第94-96页 |
| 6.1.3 新型电致动器测试设备 | 第96页 |
| 6.1.4 石墨烯电极特性 | 第96-99页 |
| 6.1.5 新型电致动器的阻抗及电容 | 第99-100页 |
| 6.1.6 新型电致动器的弯曲应变 | 第100-101页 |
| 6.2 电双层理论 | 第101-103页 |
| 6.2.1 修饰地泊松-玻尔兹曼分布 | 第101-103页 |
| 6.2.2 电容 | 第103页 |
| 6.3 传感特性测试 | 第103-106页 |
| 6.3.1 三种电容器 | 第103-104页 |
| 6.3.2 三种电容器的CV特征曲线 | 第104-105页 |
| 6.3.3 三种电容器的传感特性 | 第105-106页 |
| 6.4 结论 | 第106-108页 |
| 第七章 人工肌肉的仿生应用研究及新型黏附材料的研制 | 第108-117页 |
| 7.1 IPMC人工肌肉驱动的仿壁虎脚趾 | 第109-111页 |
| 7.1.1 IPMC驱动性能介绍 | 第109-110页 |
| 7.1.2 壁虎垂直面爬行脚趾三维力 | 第110页 |
| 7.1.3 IPMC驱动仿壁虎黏附阵列特性研究 | 第110-111页 |
| 7.2 新型黏附材料的研制 | 第111-116页 |
| 7.2.1 实验材料和测试方法 | 第111-112页 |
| 7.2.2 新型黏附材料的性能测试与分析 | 第112-116页 |
| 7.3 IPMC在胶囊机器人中的应用 | 第116页 |
| 7.4 本章小结 | 第116-117页 |
| 第八章 结论和展望 | 第117-121页 |
| 8.1 主要工作与结论 | 第117-119页 |
| 8.2 本论文的创新点 | 第119页 |
| 8.3 有待进一步研究的问题 | 第119-121页 |
| 参考文献 | 第121-138页 |
| 致谢 | 第138-141页 |
| 攻读学位期间取得研究成果 | 第141-145页 |
