离子液晶聚合物复合电机驱动器:为有效的离子传输和电极对驱动器性能的影响设计二维分子组件
Chengyang Liu1,2, Masafumi Yoshio1,2,3
1Research Center for Macromolecules & Biomaterials, National Institute for Materials Science, 1-2-1 Sengen, Tsukuba, Ibaraki 305-0047, Japan.
ACS applied materials & interfaces
|May 18, 2024
概括
我们开发了用于高频电机械执行器的离子液晶聚合物电解质. 基于Li+的复合材料在110Hz时实现了0.68%的应变,推进了软机器人和触觉接口.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 聚合物化学 聚合物化学
- 电化学 电化学 电化学
背景情况:
- 离子液晶聚合物复合材料对机电驱动器具有前景.
- 实现高频响应和显著的变形仍然是一个挑战.
研究的目的:
- 开发新的独立的离子液晶聚合物复合电解质膜.
- 研究它们在高频电机械执行器中的性能.
- 了解离子和电极对执行器性能的影响.
主要方法:
- 使用与盐或室温离子液体复合的中型二甲基酸盐合成的层叠离子液晶组件.
- 将这些电解质集成到多孔聚合物网络中.
- 制造和测试了具有不同离子组成和电极 (PEDOT:PSS,活性碳) 的离子电动执行器.
主要成果:
- 电解质的室温离子导电率为~10^-4 S cm^-1和广泛的液晶范围高达77°C.
- 基于Li+的复合执行器与PEDOT:PSS电极在110Hz (3微米位移) 时实现了0.68%的应变.
- 带有活性碳电极的离子液体基复合材料在50Hz时显示0.48mN的力产生,没有背部放松.
结论:
- 开发的离子液晶聚合物复合材料适用于高性能电机械执行器.
- 离子和电极的选择显著影响到执行器的性能,包括频率响应和变形.
- 这些发现为先进的软机器人和触觉接口应用铺平了道路.
