IPMC

人工肌肉材料

IPMC，是一种人工肌肉材料，由于其较低的驱动电压能产生较大的位移变形，作为一种新型执行器非常适用于仿生机器人的开发。

发展历史

英文全称为:ion-exchange polymer metal composite(离子交换聚合金属材料)。

其发展可以追溯到1939年，人们发明了在膜的表面快速沉淀一层胶态化银的方法⋯。不过，这种方法形成的IPMC的雏形由于金属层和聚合物之间容易脱离，所以金属层不能实现作为电极的功能。随着技术发展，20世纪70年代初，Levine和Prevost等人运用氧化还原反应进行电镀，解决了这个难题。1992年Oguro、ShahinpoorM J、Sade．ghipour同时发现了IPMC的电驱动特性。1999年召开第一届关于EAP的国际会议以及开展用EAP驱动的机械手与人手进行力量比赛后，包括美国、日本、韩国在内的多个国家研究机构和企业都对IPMC进行了全面研究，2000年以后这项技术得到了长足发展，有了许多各种各样的新型作动器，比如蝠鲼型作动器脚作动器r列和蛇形作动器旧1等。

制作

从20世纪90年代开始，日本的Keisuke Oguro和美国的Shahinpoor M等都有很深入的研究，也取得了重要的研究成果，总结出了一套比较完善的制作方案。但是，IPMC的制作工艺仍然是当前研究的热点之一，需要更进一步提高其输出力和动态响应特性，以及提高其耐久性。中国哈尔滨工程大学、美国MIT、新墨西哥大学、日本东京大学、韩国汉阳大学、香港城市大学、新加坡南洋理工大学以及台湾成功大学等都在积极展开相关研究工作。研究发现，IPMC膜对不同的离子，在相同电压驱动下的输出力及变形量是不同的，其中以“Pt离子“和”Na离子“的效果最为显著。实验表明，IPMC表面电阻的大小与IPMC的输出能力有密切关系，而IPMC表面电阻的大小又与其表面电极制造工艺密切相关。

变形机理

当对IPMC厚度方向施加电压时，IPMC会产生较大的变形，向阳极弯曲（直接现象）。相反，当IPMC受到弯曲变形时，IPMC也会在厚度方向产生电压（反现象）。这样，IPMC是一个机电耦合系统。国内外研究大多数集中于如何提高IPMC的变形和输出力、IPMC的制备方法及其应用。而也有部分学者致力于找到一种可以模拟IPMC的电学模型，通过电分析的方法来了解它的驱动机理，从而为控制IPMC的力和位移输出作准备。

产品特点

(I)寿命较长，响应速度快；

(2)体积小，质量轻；

(3)产生大运动而不需要轴承和滑动部件；

(4)驱动电压低；

(5)类似于生物肌肉比例恒定的特性(即尺度不变性，同样的尺寸产生的输出一样，而不同的尺寸产生的输出与其尺寸成比例)，适用于微型装置；

(6)无噪声，环保；

(7)可以微型化发展。

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