一种离子聚合物金属复合材料水合度的测量方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种离子聚合物金属复合材料IPMC水合度的测量方法及系统。方法包括：对包含IPMC构成的悬臂梁结构输入外部激励信号；根据所述激励信号，得到IPMC末端变形量；根据所述变形量，得到IPMC产生的感应电流；根据所述外部激励信号和所述感应电流，得到幅频信号和相频信号；将所述幅频信号和相频信号代入传感动态模型中，得到离子扩散系数；根据所述离子扩散系数，确定IPMC的水合度。采用本发明专利技术的方法或系统测试方便简单，并且能够实现对封装后材料水合度的精确测量。

【技术实现步骤摘要】
一种离子聚合物金属复合材料水合度的测量方法及系统
本专利技术涉及电子
，特别是涉及一种离子聚合物金属复合材料水合度的测量方法及系统。
技术介绍
作为一种新型的智能材料，离子聚合物金属复合材料(IonicPolymerMetalComposite,IPMC)具有传感特性，可广泛地应用于微型传感器及仿生器件。IPMC材料的水合度将直接影响IPMC的传感特性。因此，IPMC材料水合度的测量对IPMC的工程应用具有重要的意义。IPMC材料水合度定义为材料中含水量的大小，参照GB/T1034-1998《塑料吸水性试验方法》，通过测量其水合后的含水IPMC材料的质量以及通过烘干后的干燥的IPMC材料质量，按照以下公式进行计算获得不同含水程度下的水合度。目前，离子聚合物金属复合材料水合度的测量方法采用干燥法，干燥法测量过程繁琐且耗时。在实际工程应用中，为了保证材料的传感性能，往往通过对IPMC材料进行外部封装，来维持材料水合度的稳定。在材料封装后，传统的干燥法将无法通过烘干材料获得材料的水合度，即传统方法只适用于在未封装的原始材料的水合度测定，而对封装后材料的水合度进行测定具有局限性。因此，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种离子聚合物金属复合材料水合度的测量方法，其特征在于，所述方法包括：对包含IPMC构成的悬臂梁结构输入外部激励信号；根据所述激励信号，得到IPMC末端变形量；根据所述变形量，得到IPMC产生的感应电流；根据所述外部激励信号和所述感应电流，得到幅频信号和相频信号；将所述幅频信号和相频信号代入传感动态模型中，得到离子扩散系数；根据所述离子扩散系数，确定IPMC的水合度。

【技术特征摘要】
1.一种离子聚合物金属复合材料水合度的测量方法，其特征在于，所述方法包括：对包含IPMC构成的悬臂梁结构输入外部激励信号；根据所述激励信号，得到IPMC末端变形量；根据所述变形量，得到IPMC产生的感应电流；根据所述外部激励信号和所述感应电流，得到幅频信号和相频信号；将所述幅频信号和相频信号代入传感动态模型中，得到离子扩散系数；根据所述离子扩散系数，确定IPMC的水合度。2.根据权利要求1所述的离子聚合物金属复合材料水合度的测量方法，其特征在于，所述悬臂梁结构是通过将IPMC安装在测试平台上，通过夹持方式，将所述IPMC一端固定在平台支架上，另一端与激振器末端的连接，形成悬臂梁结构。3.根据权利要求1所述的离子聚合物金属复合材料水合度的测量方法，其特征在于，所述根据所述激励信号，得到IPMC末端变形量，具体包括：根据输入所述激励信号，采用激光位移传感器测量IPMC末端变形量。4.根据权利要求1所述的离子聚合物金属复合材料水合度的测量方法，其特征在于，所述根据所述外部激励信号和所述感应电流，得到幅频信号和相频信号，具体包括：对所述外部激励信号和所述感应电流采用傅里叶变换，得到频域内的幅频信号和相频信号。5.根据权利要求1所述的离子聚合物金属复合材料水合度的测量方法，其特征在于，所述将所述幅频信号和相频信号代入传感动态模型中，得到离子扩散系数，具体包括：将所述幅频信号和相频信号代入传感动态模型中，得到离子扩散系数d；其中，Y为材料的杨氏模量；W为材料宽度；d为离子扩散系数，h为材料厚度；K为材料常数，L为材料长度；其中K为材料参数，表达式为：其中β(S)表达式为：上述式中，F为材料的法拉第常数，d为离子扩散系数，C-为阴离子的浓度，ke为聚合物有效介电常数ΔV为容积变化，R为是气体常数，R为是气...

【专利技术属性】
技术研发人员：谈世哲，谈峥，丁威，刘恒源，田凯丽，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东,37