ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ФНКЦ РР |
||
Ионные актуаторы на основе микропористой мембраны ПВДФ Шачнева С.С. Руководители: к.х.н., с.н.с., Бабкин А.В., н.с. Морозов О.С. Важнейшим критерием, определяющим направление разработок и оптимизации технологий для применения в космических аппаратах, является масса. Поэтому создание новых легких, компактных, и прочных материалов является первоочередной задачей. С другой стороны, поиск новых более эффективных технологий, позволяющих изменить сам принцип функционирования и конструкции устройств, выглядит не менее привлекательным. Объединение этих подходов легло в основу создания исполнительных устройств на основе электроактивных полимеров (ЭАП). В отличие от обычных механических преобразователей, в которых движение генерируется посредством изменения относительных положений между их частями, преобразователи на основе ЭАП демонстрируют гибкое движение, благодаря изменению формы самого устройства. Электромеханические исполнительные устройства (актуаторы) представляют собой трехслойное устройство, состоящее из электролитной полимерной пленки, покрытой с двух сторон электродами. При приложении напряжения между электродами происходит набухание одной поверхности устройства за счет миграции ионов электролита, что приводит к деформации всего устройства. Целью данной работы является создание актуатора для работы на воздухе. В качестве основного связующего полимера как для электролитного слоя, так и электродов был выбран устойчивый к агрессивным средам поли(винилидендифторид) (ПВДФ). В качестве электролита выбрали ионную жидкость: тетрафторборат метил- этил-имидазолия (ЭМИм BF4) и бутил-метил-имидазолия (БМИмBF4). Мембраны, исследованные в этой работе, были получены методом инверсии фаз: высушиванием раствора смеси ПВДФ и добавки в ДМФА. В качестве порообразующей добавки были использованы поли(1-винил-3-метилимидазолиятретрафторбората) (ПИЖ(BF4)), поли(1-винил-3-метилимидазолиясульфит) ПИЖ(MeSO3), полиэтиленгликоль (ПЭГ). При использовании ПЭГ, образовывались сферолиты ПВДФ, а ПЭГ занимал свободный объем между ними. При добавлении ПИЖ, образовывался каркас ПВДФ с шарообразными включениями порообразователя. На следующем этапе мембраны были пропитаны электролитом. Наблюдалась прямая зависимость между степень пропитки электролитом, пористотью и проводимостью мембраны. Мембрана с большей пористостью обладает самой высокой ионной проводимостью (9.2 мСм/см). Актуаторы изготовили склеиванием слоев электродов и пропитанной мембраны проводящим клеем.Большие значения электромеханической силы достигаются для актуаторов с мембранами на основе пленок с ПИЖ(BF4).При пропитке БМИмBF4 значения силы увеличиваются. Работа выполнена при поддержке российского фонда фундаментальных исследований (грант № 18-29-18090 мк).